2026届高三化学二轮复习 化学反应原理综合大题专项训练

化学反应原理综合大题专项训练 考点一 计算反应热的方法 (1)根据物质能量的变化计算 ①ΔH＝E(生成物的总能量)－E(反应物的总能量) ②从活化能角度分析计算 ΔH＝Ea(正反应的活化能)－Ea(逆反应的活化能) (2)根据键能数据计算 ΔH＝E(反应物的键能总和)－E(生成物的键能总和) (3)根据盖斯定律计算 ①思维模型 ②反应热计算技巧 同边加号异边负，焓的变化跟系数。 考点二 化学反应速率的计算 (1)整合图表数据信息，依据公式计算 对于反应mA(g)＋nB(g)===cC(g)＋dD(g) ①计算公式：v＝＝。 ②同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。不同物质表示的反应速率，存在如下关系：v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶c∶d。 (2)分析陌生单位，构建新公式计算 2．影响化学反应速率的因素 (1)基元反应 反应历程 ①大多数的化学反应不能一步完成， 在微观上是分几 步 完 成 的， 每 一 步 反 应 称 为 基 元 反应， 基元反应构成的反应序列称为反应历程(又称反应机理)。 ②同一反应， 在不同条件下， 反应历程也可能不同， 对于由多个基元反应组成的化学反应， 其反应的快慢由最慢的一步基元反应决定。 (2)催化剂对化学反应速率的影响 (3)浓度、温度、压强等对化学反应速率的影响 考点三 化学平衡计算 1．转化率、产率的计算公式 反应物的转化率＝×100% 生成物的产率＝×100% 2．分压与压强平衡常数 对于可逆反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在一定温度下达到化学平衡时，若用p(A)、p(B)、p(C)、p(D)分别表示A、B、C、D各气体的分压，用Kp表示压强平衡常数，则有 (1)p(C)＝平衡时的总压×物质C的物质的量分数。 (2)Kp＝。 3．相关反应平衡常数的相互计算 (1)同一可逆反应中，K正·K逆＝1。 (2)同一化学方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小n倍，则新平衡常数K′与原平衡常数K间的关系是K′＝Kn或K′＝。 (3)几个可逆反应的化学方程式相加得总化学方程式，则总化学反应的平衡常数等于各分步反应平衡常数之积。 例1　在恒温条件下，向盛有食盐的2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO2、0.2 mol NO和0.1 mol Cl2，发生两个反应： ①2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋NOCl(g)　ΔH1<0　平衡常数K1 ②2NO(g)＋Cl2(g)2NOCl(g)　ΔH2<0　平衡常数K2 则4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数K3＝________(用K1、K2表示)。 答案　 4．速率常数与平衡常数的关系 对于基元反应：aA(g)＋bB(g)dD(g)＋eE(g) (1)速率方程式 v正＝k正·ca(A)·cb(B)；v逆＝k逆·cd(D)·ce(E)。 (2)速率常数(k)是一个与温度有关，而与浓度、压强无关的量。 (3)基元反应的平衡常数K＝。 5．多平衡体系中有关平衡常数的计算技巧 (1)有关多平衡体系平衡常数的计算，如何确定多个反应相关联物质在平衡时量的多少是解题的关键点。若用常规的三段式计算，对反应过程分析要求高，容易出错。但无论多少个反应，反应进行的程度如何，反应前后的原子总数是不变的，因而解答这类问题可用原子守恒法，可规避对反应过程的分析。 (2)原子守恒法解题基本思路 考点四 化学平衡移动及图像分析 1．定量判断化学平衡移动的方向 aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g) K＝ 平衡时浓度 Q＝ 某时刻浓度 K 2.化学反应速率、化学平衡图像分析思路 3．平衡移动类文字说理题答题模板 叙特点(反应特点或容器特点)→变条件→定方向→得结论(或结果) (1)温度：该反应正向为×××(放热或吸热)反应，其他条件不变，升高(或降低)温度，平衡×××(正向或逆向)移动，因此×××(得结论)。 (2)压强：反应的正反应是气体分子数减小(或增大)的反应，当温度一定时，增大压强，平衡正向(或逆向)移动，因此×××(得结论)。 4．工业生产图像中转化率、产率变化文字说理题答题要领 典例训练 基础巩固 1．工业合成氨反应是在催化剂表面上进行的，其反应历程如下（*表示吸附态）： 化学吸附：； 表面反应：；；； 脱附： 其中，的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。 回答下列问题： （1）①催化剂的选择是合成氨的核心技术之一，使用催化剂1或催化剂2合成氨，产氨速率与温度的关系如图。 根据由图判断，活化能_____________（填“>”“=”或“<”） ②分析说明原料气中过量的理由________________________。 （2）反应达到平衡时，正、逆反应的速率方程分别为：，，为速率常数，已知，据此计算_____________。 （3）合成氨中所使用的原料氢气可将二氧化碳转化为高附加值化学品，在催化剂作用下主要发生以下反应。甲醇的选择性。 Ⅰ. Ⅱ. ①在恒容容器中温度升高甲醇的选择性_____________（填“增大”“减小”或“不变”）。 ②恒温恒容条件下，原料气以物质的量1:3投料在初始压强为a MPa下进行反应。达到平衡时的选择性为80%，转化率为50%。则该条件下反应Ⅱ的压强平衡常数_____________。［对于气相反应，用组分B的平衡代替，记作。，p为平衡总压，为平衡系统中B的物质的量分数］ （4）研究表明，对催化加氢也有一定催化效果，取干燥在Ar气条件下加热，热重分析显示样品一直处于质量损失状态；X射线衍射分析结果表明随着温度升高，该晶胞边长变长，但铈离子空间排列没有发生变化。 加热后，当失重率（损失的质量/总质量）为2.01%时，每个晶胞拥有的的个数为_____________。 1．答案：（1）①<；②的吸附与分解是合成氨的限速步骤，提高的分压可加快该限速反应并有利于平衡向生成方向移动，从而提高产率 （2）-1.5 （3）①减小；② （4）7 解析：（1）①由题图可知，温度相同时使用催化剂1时反应速率更快，说明催化剂1能更好地降低反应的活化能，故活化能。②由题中信息可知，的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率，工业上使原料气中适当过量，提高的分压可加快该限速反应并有利于平衡向生成氨方向移动，从而提高产率。 （2）由于，，且在平衡状态下，故，解得，，。 （3）①由题给信息可知，反应Ⅰ是放热反应，反应Ⅱ是吸热反应。在恒容条件下升高温度，反应Ⅰ的平衡逆向移动，反应Ⅱ的平衡正向移动，故甲醇选择性减小。②设起始投料，，达到平衡时反应Ⅰ、Ⅱ转化的的物质的量分别为x mol、y mol，由此可列出“三段式”： 反应达到平衡时的选择性为80%，的平衡转化率为50%，则，解得，初始压强为a MPa，恒温恒容条件下，气体的压强之比等于物质的量之比，平衡时体系压强为，则该条件下反应Ⅱ的压强平衡常数。 （4）在Ar气中加热失重主要是失去部分氧原子，的质量为199 g，由失重率2.01%计算可得，剩余，根据均摊法可知，每个晶胞中含个，每个晶胞拥有7个。 2．为了实现“碳达峰”和“碳中和”的目标，将转化成可利用的化学能源的“负碳”技术是世界各国关注的焦点。回答下列问题： 方法Ⅰ：催化加氢制甲醇。 以为原料合成涉及的反应如下： 反应ⅰ： 反应ⅱ： 反应ⅲ： （1）计算反应ⅲ的_________。 （2）一定温度和催化剂条件下，在密闭恒容容器中按照投料比发生反应（不参与反应），平衡时的转化率，和CO的选择性［如的选择性］随温度的变化曲线如图所示。 ①图中曲线a表示物质_______的变化（填“”“”或“CO”）。 ②上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有_______（填序号）。 A.升高温度，反应ⅰ平衡逆向移动，所以正反应速率减小 B.向容器中再通入少量的平衡转化率下降 C.移去部分，反应ⅲ平衡一定不移动 D.选择合适的催化剂能提高的选择性 ③保持温度不变，在恒容反应器中，初始总压为，只发生反应i和ⅱ，达到平衡时的转化率为的选择性为，则的转化率为_______，反应ⅱ的压强平衡常数_______（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。 方法Ⅱ：催化加氢制甲酸。 （3）科研工作者通过开发新型催化剂，利用太阳能电池将工业排放的转化为HCOOH，实现碳中和的目标。已知。温度为达到平衡时，化学平衡常数。实验测得，，、为速率常数。时，______；若温度为达到平衡时，，则_____（填“>”“<”或“＝”）。 2．答案：（1）-90 （2）①CO ②D ③（或66.7%）；0.8 （3）1.8< 解析：（1）根据盖斯定律，反应ⅰ-ⅲ反应ⅱ反应ⅲ，。 （2）①生成CO的反应为吸热反应，生成的反应为放热反应，升高温度，吸热反应的平衡正向移动，放热反应的平衡逆向移动，CO的选择性提高，的选择性降低，CO的选择性为曲线的选择性为曲线c，则的转化率为曲线b。 ②升高温度，所有反应的正，逆反应速率均增大，A错误；向恒容容器中再充入，反应体系中各物质的浓度不会发生改变，反应速率不变，平衡不移动，的平衡转化率不变，B错误；移去部分，反应ⅰ、ⅱ的平衡均正向移动，导致和CO增加，反应iⅲ的浓度熵可能发生变化，反应ⅲ平衡可能发生移动，C错误；催化剂具有选择性，选择合适的催化剂能提高的选择性，D正确。 ③投料比1:3:1，假设三者的物质的量分别为。只发生反应ⅰ和ⅱ，达到平衡时的转化率为，的选择性为，共消耗，生成CO的物质的量为，生成的物质的量为0.6 mol。列三段式： 的转化率为。平衡时气体（包括）的总物质的量为，恒温恒容时压强与气体物质的量成正比，平衡时总压强，的分压分别为、，反应ⅱ的。 （3）反应的化学平衡常数，而，，为速率常数，平衡时，即，所以，。温度为时，，则，即平衡常数K增大，反应正向移动，该反应为放热反应，所以。 3．甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题： （1）已知下列反应的热化学方程式： ① ② 反应③的________，平衡常数________（用表示）。 （2）电喷雾电离等方法得到的（等）与反应可得。与反应能高选择性地生成甲醇。分别在300 K和310 K下（其他反应条件相同）进行反应，结果如下图所示。 图中300 K的曲线是________（填“a”或“b”）。时的转化率为________（列出算式）。 （3）分别与反应，体系的能量随反应进程的变化如下图所示（两者历程相似，图中以示例）。 （ⅰ）步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是________（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。 （ⅱ）直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则与反应的能量变化应为图中曲线________（填“c”或“d”）。 （ⅲ）与反应，氘代甲醇的产量DOD________（填“>”“<”或“=”）。若与反应，生成的氘代甲醇有________种。 3．答案：（1）-307；或 （2）b；或 （3）（ⅰ）Ⅰ；（ⅱ）c；（ⅲ）<；2 解析：（1）根据盖斯定律可知，反应，所以对应；根据平衡常数表达式与热化学方程式之间的关系可知，对应化学平衡常数或。 （2）根据图示信息可知，纵坐标表示，即与的微粒分布系数成反比，与的微粒分布系数成正比。则同一时间内，b曲线生成的物质的量浓度比a曲线的小，证明化学反应速率慢，又因同一条件下降低温度化学反应速率减慢，所以曲线b表示的是300 K条件下的反应；根据上述分析结合图像可知，时，则，利用数学关系式可求出，根据反应可知，生成的即为转化的，则的转化率为或。 （3）（ⅰ）步骤Ⅰ涉及的是碳氢键的断裂和氢氧键的形成，步骤Ⅱ中涉及碳氧键形成，所以符合题意的是步骤Ⅰ；（ⅱ）直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则此时正反应活化能会增大，根据图示可知，与反应的能量变化应为图中曲线c；（ⅲ）与反应时，因直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则单位时间内产量会下降，则氘代甲醇的产量；根据反应机理可知，若与反应，生成的氘代甲醇可能为或共2种。 4．炼铁高炉尾气中可发生反应。已知： ①； ②。 回答下列问题： （1）计算________。 （2）反应①、②的平衡常数分别用表示，则反应的平衡常数________（用表示）。高炉尾气处理常使用催化剂，下列说法正确的是________（填字母，下同）。 A.使用催化剂可以降低活化能 B.使用催化剂可以增大反应的平衡常数 C.使用催化剂可以增大平衡时的反应物转化率 D.使用催化剂可以增大活化分子百分数 （3）对于反应，下列条件可以加快反应速率，并能提高CO转化率的是________。 A.升高温度 B.缩小容器体积 C.再向容器中充入 D.恒容条件下，充入稀有气体 （4）在723 K时，将和通入抽空的2 L恒容密闭容器中，发生如下反应：，经过5 min达到平衡，的物质的量分数为。 ①的平衡转化率等于______。 ②______。 ③反应的平衡常数______（保留两位有效数字）。 4．答案：（1） （2）；AD （3）C （4）①；②；③0.076 解析：（1）根据盖斯定律，由反应得到，所以反应热。 （2），，；催化剂通过降低反应的活化能加快反应速率，降低活化能可以增大活化分子百分数，但不能改变反应的平衡常数和平衡转化率，故选AD。 （3）由于该反应的正反应是放热反应，升高温度可加快化学反应速率，但平衡逆向移动，CO转化率降低，A错误；增大压强，化学反应速率加快，但平衡不移动，B错误；增大反应物浓度可以加快反应速率，平衡正向移动，CO转化率提高，C正确；恒容条件下，充入稀有气体，容器压强增大，但对原平衡体系没有影响，化学反应速率没有变化，CO的转化率不变，D错误；故选C。 （4）①设参加反应的的物质的量为x，则可建立如下三段式： 则有，，的平衡转化率为；②。③反应的平衡常数。 5．先进的甲醇低压羰基合成乙酸工艺的普及推广，导致我国乙酸产能过剩。使用特定催化剂进行乙酸直接加氢制备乙醇，反应原理如下： 主反应： 副反应： 请回答下列问题。 （1）一定温度下，将不同量的原料通入恒压密闭容器中，副反应热效应小，可忽略。则该温度下主反应的_______。 实验编号 反应物投入量 平衡时，热量变化 Ⅰ 0.5mol 1mol 0 0 放热xkJ Ⅱ 0 0 1mol 1mol 吸热ykJ （2）下，恒压密闭容器中充入一定量和，下列条件能判断反应达到平衡状态的是_______（填字母序号）。 A.混合气体的密度保持不变 B.的体积分数不变 C. D.反应体系的热效应为0 （3）在时，2 MPa下，平衡时S（乙醇）和S（乙酸乙酯）随温度的变化；250℃下，平衡时S（乙酸乙酯）和S（乙酸乙酯）随压强的变化如图所示。已知：S（乙醇）=。 ①下，乙醇选择性随压强变化的曲线是____________。 ②曲线b变化的原因是____________。 ③时，在催化剂作用下和反应一段时间后，乙醇的选择性位于m点，不改变反应时间和温度，一定能提高乙醇选择性的措施是________（填一条）。 （4）一定温度和压强下，向初始体积为1L的密闭容器中通入和，同时发生主反应和副反应，测得平衡时，体积减小，则平衡时，________，主反应的平衡常数________。 5．答案：（1）-（2x+y） （2）ABD （3）①a ②主反应和副反应均为放热反应，升高温度，平衡均逆向移动，主反应逆向移动的程度大于副反应 ③增大压强（或使用对主反应催化活性更高的催化剂） （4）；2 解析：（1）实验Ⅰ在恒压密闭容器中充入和，达到平衡时放出热量，则在恒压密闭容器中充入和，达到平衡时放出热量；实验Ⅱ在恒压密闭容器中充入和，达到平衡时吸收热量。实验Ⅰ、Ⅱ达到的平衡完全等效，则和完全反应理论上放出热量，则该温度下主反应的。 （2）下，反应在恒压条件下进行，混合气体的总质量始终不变，主反应气体体积减小，容器体积发生改变，当混合气体的密度保持不变，说明反应达到平衡状态，A项正确。的体积分数不变，说明反应达到平衡状态，B项正确。，不能说明正，逆反应速率相等，反应不一定达到平衡状态，C项错误。当反应体系的热效应为0，说明正反应放出的热量等于逆反应吸收的热量，即正，逆反应速率相等，反应达到平衡状态，D项正确。 （3）①主反应为气体体积减小的放热反应，增大压强，平衡正向移动，S（乙醇）增大，压强增大对副反应的平衡无影响，但主反应乙醇浓度增大，副反应的平衡正向移动，S（乙酸乙酯）也增大，但S（乙醇）增大的幅度大，则250℃下，a代表S（乙醇）随压强变化的曲线，c代表S（乙酸乙酯）随压强变化的曲线。②b代表S（乙醇）随温度变化的曲线，d代表S（乙酸乙酯）随温度变化的曲线，曲线b变化的原因是主反应和副反应均为放热反应，升高温度，平衡均逆向移动，主反应逆向移动的程度大于副反应，所以乙醇的选择性随着温度升高而减小。③150℃时，乙醇的选择性位于m点，不改变反应时间和温度，使用对主反应催化活性更高的催化剂能生成较多的乙醇，或增大压强使主反应平衡正向移动，都能提高乙醇选择性。 （4）平衡时，体积减小，即平衡时容器体积为0.8 mL，气体的总物质的量为2.4mol。设主反应中转化了，副反应中转化了，列化学平衡三段式， 平衡时混合气体总物质的量为，，解得，，；平衡时，，，主反应的平衡常数。 6．按要求回答下列问题。 （1）燃煤脱硫技术是减少CO和排放的常用方法之一。燃煤脱硫时常发生如下两个反应： ①； ②。 某温度下，在一体积恒定的密闭容器中若只发生反应①，下列不能说明该反应达到平衡状态的是_________（填字母，下同）。 A.容器内气体总压强不再变化 B.单位时间内生成1mol的同时消耗1molCO C.混合气体的密度不再变化 D.混合气体的平均摩尔质量不再变化 （2）反应在绝热恒容密闭容器中进行，当达到平衡时，下列说法正确的是_______。 A.气体的密度不再变化 B.气体的压强不再变化 C.体系的温度不再变化 D.气体的平均摩尔质量不再变化 E.单位时间内断裂O—H键与形成的H—H键数目之比为2:1 （3）可转化成有机物实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中充入1mol和3mol，一定条件下发生反应：，测得和的浓度随时间变化如图所示。能说明上述反应达到平衡状态的是_________。 A. B.反应中与的物质的量浓度相等时（即图中3min时对应的点） C.容器内压强不再发生变化 D.单位时间内每消耗3mol，同时生成1mol E.的体积分数在混合气体中保持不变 F.混合气体的密度不再发生变化 6．答案：（1）B （2）ABCD （3）CE 解析：（1）反应①正向进行时，混合气体的压强、密度、平均摩尔质量均增大，当它们不变时，说明反应达到了平衡状态；生成和消耗CO均表示正反应方向，故单位时间内生成1mol的同时消耗1molCO，不能说明反应达到平衡状态。故选B。 （2）由题给化学方程式可知，绝热恒容密闭容器中，反应进行时，气体的密度、压强（受温度影响）、温度、平均摩尔质量均是变量，当这些物理量不再发生变化时，说明反应达到平衡状态，故选A、B、C、D；单位时间内断裂O—H键表示正反应方向，形成H—H键也表示正反应方向，不能据此判断反应达到平衡状态，E不符合题意。 （3）没有指明反应进行的方向，不能据此判断反应达到平衡状态，A不符合题意；由题给图像可知，3min时，，但3min后，两物质的浓度仍在变化，反应没有达到平衡状态，B不符合题意；由题给化学方程式可知，恒容密闭容器中，压强是变量，当压强不再发生变化时，说明反应达到平衡状态，C符合题意；消耗3mol和生成1mol均表示正反应方向，不能据此判断反应达到平衡状态，D不符合题意；的体积分数是变量，当的体积分数不再发生变化时，说明反应达到平衡状态，E符合题意；由题给化学方程式可知，恒容密闭容器中，混合气体的密度恒定不变，不能据此判断反应达到平衡状态，F不符合题意。 7．研究的综合利用具有重要的意义。 Ⅰ.催化重整制氢气 一种与催化重整制取的过程如图1所示。在反应管中加入和催化剂，先通入，待步骤Ⅰ完成后，再将以一定流速通入，并控制温度为，进行步骤Ⅱ。 (1)写出步骤Ⅱ中发生主要反应的化学方程式：___________。 (2)步骤Ⅱ中还存在少量副反应：，测得出口处和的流量随时间变化如图2所示。 ①时出口处气体流量略高于的原因是___________。 ②反应进行后，反应管中仍残留较多，但流量迅速降低，流量升高，可能的原因是___________。 Ⅱ.用于烟气脱硝 (3)烟气脱硝相关反应如下： 反应Ⅰ 反应Ⅱ 反应Ⅲ ①反应Ⅲ的___________。 ②反应Ⅰ和反应II的平衡常数分别为、，则相同温度下反应Ⅲ的K=___________(用、表示)。 (4)模拟烟气脱硝：一定条件下，将、和按匀速通过催化脱硝反应器，测得去除率和转化率随反应温度的变化如图3所示。 ①当温度低于时，的去除率随温度升高而升高，可能原因是___________。 ②当温度高于时，的去除率随温度升高而降低，可能原因是___________。 7．答案：(1) (2)步骤Ⅱ主反应生成的与的物质的量相等，副反应消耗同时生成；分解生成C和，使浓度降低，生成的C覆盖在催化剂表面，使活性降低 (3)； (4)温度低于，催化剂活性增强和温度升高共同使脱硝反应速率加快；高于时，与氧气发生燃烧，参加脱硝反应的量减少，使脱硝反应速率减慢 解析：（1）步骤Ⅱ中反应物是碳酸钙和甲烷，发生反应生成氧化钙、CO和氢气，主要反应的化学方程式：； （2）①步骤Ⅱ反应化学方程式：生成与的物质的量相等，步骤Ⅱ中还存在少量副反应：生成CO，则时出口处气体流量略高于的原因是：步骤Ⅱ主反应生成的与的物质的量相等，副反应消耗同时生成； ②反应进行后，反应管中仍残留较多，但流量迅速降低，流量升高，可能的原因是：分解生成C和，使浓度降低，生成的C覆盖在催化剂表面，使活性降低； （3）①根据盖斯定律，反应I-反应II可得反应Ⅲ，则反应Ⅲ的； ②反应I-反应II可得反应Ⅲ，两式相减则平衡常数相除，则相同温度下反应Ⅲ的； （4）①当温度低于时，催化剂活性较佳，且温度逐渐升高反应速率加快，因此的去除率随温度升高而升高，可能原因是：温度低于，催化剂活性增强和温度升高共同使脱硝反应速率加快； ②当温度高于时，反应物加入氧气，能与甲烷发生燃烧反应，使甲烷的量减少，反应物浓度减小，使脱硝反应速率减慢，的去除率随温度升高而降低，可能原因是：高于时，与氧气发生燃烧，参加脱硝反应的量减少，使脱硝反应速率减慢。 8．氯气是一种重要的基础化工原料，广泛应用于含氯化工产品的生产。硫酰氯及1，4-二（氯甲基）苯等可通过氯化反应制备。 （1）硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂，工业上制备原理如下： ①若正反应的活化能为，则逆反应的活化能___________（用含的代数式表示）。 ②恒容密闭容器中按不同进料比充入和，测定温度下体系达平衡时的（为体系初始压强，，p为体系平衡压强），结果如图1。 图1中温度由高到低的顺序为___________，判断依据为_________________________________。 M点的转化率为___________，温度下用分压表示的平衡常数___________。 ③图2曲线中能准确表示温度下随进料比变化的是___________（填序号）。 （2）1，4-二（氯甲基）苯（D）是有机合成中的重要中间体，可由对二甲苯（X）的氯化反应合成。对二甲苯浅度氯化时反应过程为 以上各反应的速率方程均可表示为，其中分别为各反应中对应反应物的浓度，k为速率常数（分别对应反应①~⑤）。 某温度下，反应器中加入一定量的X，保持体系中氯气浓度恒定（反应体系体积变化忽略不计），测定不同时刻相关物质的浓度。 已知该温度下，。 ①30 min时，，且30~60 min内，反应进行到60 min时，___________。 ②60 min时，，若0~60 min产物T的含量可忽略不计，则此时___________；60 min后，随T的含量增加，___________（填“增大”“减小”或“不变”）。 8．答案：（1）①；②；与生成的的压强相等，该反应放热，升温平衡逆向移动，生成的的量减少，减小；75%；0.03；③D （2）①5.54；②0.033；增大 解析：（1）①=正反应的活化能-逆反应的活化能。代入数据得：，则。②该反应为气体分子数减小的反应，由反应方程式可知，体系达平衡时，体系中减小的压强等于生成的的压强，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，生成的的量减少，则减小，对照图像可知。温度下，M点处进料比，则的初始物质的量分数，初始分压； 同理，初始分压。 设达到平衡时的压强变化了，列三段式： 由图可知，M点处，将、代入，解得，则M点的转化率为75%。温度下平衡时各气体分压分别为，代入平衡常数表达式：。③体系初始压强相同，当时，随着进料比增大，生成的的量增多，增大，按化学计量数之比投料时，产物的产率最高，当>1.0时，随着进料比增大，减小，排除A、B；结合②中计算可知，当，体系达到平衡时，体系中生成的的分压也应为60 kPa，即，对照图像可知，表示温度下随进料比变化的是D。 （2）①30~60 min内X的转化浓度为，因此60 min时。②0~60 min产物T的含量可忽略不计，说明在此阶段D、G的消耗速率可忽略不计。D、G均由M生成，任意时刻两者的生成速率之比。D、G的初始浓度均为0，任意时刻生成的浓度之比等于其速率之比，因此60 min时。60 min后，D、G开始生成T，两者的消耗速率之比为。结合两者的生成速率知，D生成得快而消耗得慢，G生成得慢而消耗得快，因此会增大。 9．氮氧化物（）是常见的大气污染物，能引起雾霾、光化学烟雾、酸雨等环境问题。因此，研究氮氧化物（）的无害化处理对治理大气污染、建设生态文明具有重要意义。请回答下列问题。 （1）是一种强大的温室气体，可用CO（g）在Co*的催化作用下还原（g）以除去污染，反应的化学方程式为，其反应历程和能量变化如图甲所示（逸出后物质认为状态未发生变化，在图中略去）。 该反应分两步进行。 第一步：。 第二步：____________（填写第二步反应的热化学方程式）。 （2）汽车尾气中的NO可以和CO在催化转换器中发生反应，以减少尾气污染。某温度时，向2 L恒容密闭体系中通入2 mol CO和1 mol NO气体，发生反应，下列能说明反应达到平衡状态的是_____（填字母序号）。 a. b.体系中混合气体密度不再改变 c.CO与NO转化率的比值不再改变 d.该温度下，的值不再改变 （3）某研究小组探究温度和催化剂对CO、NO转化率的影响。将CO和NO按物质的量之比1：1以一定的流速分别通过两种催化剂（Cat-1和Cat-2）进行反应，相同时间内测量逸出气体中NO的含量，从而确定尾气脱氮率（即NO的转化率），结果如图乙所示。 ①250 ℃脱氮率较好的催化剂是____________（填“Cat-1”或“Cat-2”）。 ②催化剂在Cat-2条件下，450 ℃后，脱氮率随温度升高而下降的原因是_____________。 （4）用也可还原NO气体，其反应为。为研究和NO的起始投料比对NO平衡转化率的影响，分别在不同温度下，向三个体积均为a L的刚性密闭容器中加入一定量和NO发生反应，实验结果如图丙所示。 ①反应温度从低到高的关系为_____________；判断理由是________________。 ②温度下，充入、NO分别为3 mol、3 mol，容器内的压强为w Pa，反应进行到6 min时达平衡，0~6 min内的平均反应速率为_____________，该反应的平衡常数_____________（写出计算表达式）。 9．答案：（1） （2）d （3）①Cat-1；②超过450 ℃，催化剂活性降低，反应速率减慢，相同时间内脱氮率下降 （4）①；正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，NO的平衡转化率降低；②； 解析：（1）由图甲可知第二步发生的是CoO*与CO生成Co*与的反应，反应物与生成物的能量差为，则第二步反应的热化学方程式为。 （2）根据NO、的化学计量数可知，才能说明正逆反应速率相等，a项不符合题意。该反应在恒容条件下进行，混合气体总质量不变，体系中混合气体密度在反应过程中是定值，b项不符合题意。向2 L恒容密闭体系中通入2mol CO和1 mol NO气体，发生反应，CO与NO转化率的比值恒为1：2，c项不符合题意。当浓度商等于定值即平衡常数时，说明反应达到了平衡，d项符合题意。 （3）①由图乙可知，250 ℃时，使用Cat-1为催化剂时对应相同时间内的脱氮率较高。 （4）①该反应<0，为放热反应，升高温度平衡逆向移动，NO的平衡转化率下降，由图丙可知。②温度下，充入、NO分别为3mol、3mol，根据图丙可知NO的平衡转化率为40%，可列三段式： 反应进行到6 min时达平衡，0~6 min内的平均反应为速率。起始时混合气体的总物质的量为6 mol，容器内的压强为w Pa，平衡时混合气体的总物质的量为5.4 mol，则容器内的压强为。故。 能力提升 10．乙烯的产量是衡量一个国家的石油化工发展水平，研究工业制取乙烯有重要的意义。 （1）工业上用氧化制是化工工业的一个新课题，相关主要化学反应有： Ⅰ. Ⅱ. 向一密闭容器中通入和3mol，乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性（）与温度和压强的关系如下图所示。 ①代表不同_________（填“温度”或“压强”）。 ②M、P两点正反应速率较大的是_________（填“M”或“P”）点，理由是________________________________。 ③在和条件下，达到平衡时容器的体积为1L，平衡时的物质的量分数为_________反应Ⅰ的平衡常数是_________。 （2）工业生产中常用高选择性的YS-8810银催化剂催化乙烯氧化生产环氧乙烷，其反应机理如下： ⅰ.慢 ⅱ.快 ⅲ.快 ①增大的浓度_________（填“不能”或“能”）显著提高的生成速率。 ②一定条件下，对于反应：。起始状态Ⅰ中有Ag、和，经下列过程达到各平衡状态： 已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，下列叙述正确的是_________（填字母）。 A.从Ⅰ到Ⅱ的过程 B.压强： C.平衡常数： D.若体积，则 E.逆反应速率： 10．答案：（1）①压强；②P；P点的压强和乙烷的浓度均更大，故P点的正反应速率更大；③22.2%；0.495 （2）①不能；②DE 解析：（1）①Ⅰ、Ⅱ均为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，乙烷的转化率增大；Ⅰ、Ⅱ均为气体分子数增加的反应，增大压强，平衡逆向移动，乙烷的转化率减小，由图可知，随X增大而增大，则X代表温度，代表压强； ②相同温度下，增大压强，平衡逆向移动，乙烷的转化率减小，则压强：；图中M、P两点温度相同，而P点的压强和乙烷的浓度均更大，故P点的正反应速率更大； ③在和条件下，达到平衡时容器的体积为，P点表示乙烷的转化率为，则反应的乙烷为1mol，乙烯选择性为，则生成乙烯0.6mol，根据三段式可知（假设先发生反应Ⅰ）： 平衡时乙烷、二氧化碳、乙烯、水、一氧化碳、氢气分别为1mol、，总的物质的量为7.2mol，平衡时的物质的量分数为，反应Ⅰ的平衡常数是。 （2）①决定总反应速率的是慢反应，故增大的浓度不能显著提高的生成速率； ②该反应的只随温度的改变而改变，Ⅱ到正增大体积，则平衡逆向移动，固体质量减小，已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，则Ⅰ到Ⅱ为平衡正向移动的过程；由分析可知，从Ⅰ到Ⅱ的过程为正向移动过程，气体量减少，则，A错误；反应的只随温度的改变而改变，故压强：，B错误；反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，则平衡常数：，C错误；已知状态Ⅰ和Ⅱ的固体质量相等，则氧气的物质的量相等，反应的，根据阿伏加德罗定律可知，若体积，则，故，D正确；由分析可知，Ⅰ到Ⅱ为平衡正向移动的过程，则逆反应速率：；Ⅱ到Ⅲ增大体积，温度不变，平衡时氧气浓度不变，则逆反应速率：；Ⅲ到Ⅳ体积不变，升高温度，正逆反应均速率增加，则逆反应速率：；故逆反应速率：，E正确。 11．尿素是一种重要的氮肥，也是一种化工原料。合成尿素能回收利用二氧化碳，实现“碳的固定”。回答下列问题： (1)尿素(Ur)的结构简式为，尿素有X、Y两种同分异构体，X能发生银镜反应，Y属于铵盐，则X、Y的结构简式分别为__________。 (2)合成尿素分如图所示的两步进行： 反应的反应热为__________。 (3)某课题组使用氢氧化铟纳米晶电催化剂直接由和高选择性地合成。 ①上述和的转化中，被还原的物质是__________(填化学式)。 ②上述转化中，控速步骤是__________(填标号)。 A. B. C. D. (4)在恒温恒容密闭容器中投入和合成尿素，原理是。下列表明该反应达到平衡状态的是___________(填标号)。 A.气体密度不随时间变化 B.体积分数不随时间变化 C.气体总压强不随时间变化 D.的转化率之比不随时间变化 (5)在恒容密闭容器中发生反应：测得的平衡转化率与起始投料比[，η分别为1：1、2：1、3：1]、温度关系如图所示。①在相同投料比下，升高温度，的平衡转化率降低的主要原因是__________。 ②曲线a代表的投料比为__________。 ③若下，从反应开始至达到M点历时5min，测得M点对应的总压强为140kPa，则0~5min内，分压的平均变化率为__________。 11．答案：(1)、 (2) (3)；C (4)AC (5)合成尿素是放热反应，当投料比不变时，升温平衡向左移动；1∶1；8 解析：（1）X能发生银镜反应，则含有醛基，可以看作联氨中的一个氢原子被醛基取代，故X的结构为；Y属于铵盐，则含有，为氰酸，即Y为； （2）由图知，，，，； （3）由于中N元素为+5价，中N元素为-3价，因此被还原；控速步骤为活化能最大的一步，由图知的活化能最大，因此为控速步骤，故选C； （4）反应达到平衡状态的标志为正逆反应速率相等或变量不变，对于反应； A.气体密度随反应进行而减小，气体密度不随时间变化时反应达到平衡，A正确； B.由于生成物中无气体，体积分数一直不变，当其不随时间变化无法说明反应达到平衡，B错误； C.该反应为气体体积减小的反应，气体总压强不随时间变化时，可以判断反应达到平衡，C正确； D.的转化率之比始终不随时间变化，故无法判断平衡，D错误； 故选AC。 （5）①由于该反应正向放热，因此在相同投料比下，升高温度，平衡向左移动，的平衡转化率降低； ②相同温度下，曲线a的平衡转化率最低，因此投入比例高，则此投料比为1∶1； ③根据M点所对应的曲线中，相同温度下，平衡转化率最高为40%，可知此时投料比为3:1，设起始时充入3amol，amol由此可列三段式：，设起始充入气体时总压为P，由于平衡时M点对应的总压强为140kPa，则有，解得P=200kPa；则分压的平均变化率为。 12．雌黄()和雄黄()都是自然界中常见的砷化合物，早期曾用作绘画颔料，因都有抗病毒疗效而入药。 (1)砷元素有+2、+3两种常见价态。一定条件下，雌黄和雄黄的转化关系如图所示。 步骤Ⅰ中，氧化剂是_______。 (2)步骤Ⅲ中产物亚砷酸()可用于治疗白血病，其在溶液中存在多种微粒形态，25℃时各种微粒的物质的量分数与溶液的pH关系如图所示。 ①写出亚砷酸()第一步电离的电离方程式_______。 ②人体血液的pH为7.35~7.45，用药后人体所含砷元素的主要微粒是_______。 ③的约为_______。 ④将KOH溶液滴入溶液中，当pH调至11时发生反应的离子方程式是_______。 ⑤下列说法中，错误的是_______。 A.当时，溶液呈碱性 B.pH=12时，溶液中 C.pH=14时， (3)工业含砷(Ⅲ)废水常用铁盐处理后排放。其原理是：铁盐混凝剂在溶液中产生胶粒，其表面带有正电荷，可吸附含砷化合物。测得不同pH条件下铁盐对含砷(Ⅲ)化合物的去除率，如图所示。 pH值为5~9时，随溶液pH增大，铁盐混凝剂对含砷(Ⅲ)化合物的吸附效果将_______(填“增强”、“减弱”或“无影响”)，可能的原因是_______。 12．答案：(1) (2)；；；；BC (3)增强；随着pH的增大含量逐渐增大，氢氧化铁胶粒表面带正电荷，pH上升则吸附效果变好，此外pH升高促进氢氧化铁的生成，吸附效果也会变好 解析：（1）Ⅰ中Sn的化合价升高，As的化合价降低，所以在反应中得电子作氧化剂。 （2）①是弱酸，第一步电离的电离方程式：； ②根据图象分析，在pH为7.35～7.45范围内，砷的主要存在形式为； ③由图可知，当和浓度相等时，pH约为9，的； ④根据图象，pH=11时，砷元素的主要存在微粒是，则将KOH溶液滴入至溶液pH=11时，发生的最主要反应的离子方程式是：； ⑤A.当时，溶液的pH在9左右，溶液呈碱性，故A正确； B.pH=12时，溶液显碱性，则，所以，故B错误； C.在溶液中，存在三步水解，以第一步水解为主，第一步水解生成，第二步水解生成，则，三步水解都生成，所以存在，故C错误； 故答案为：BC。 （3）根据图1知，pH=5～9时微粒为和，且随着pH的增大的含量逐渐增大，胶粒表面带有正电荷，pH上升则吸附效果变好，此外pH升高促进氢氧化铁生成，吸附效果也会增强。 13．我国将力争于2030年前做到“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”，制是热点研究之一，中科院大连化物所研究团队直接利用与合成甲醇，主要涉及以下反应： ① ② ③ (1)__________。 (2)反应的平衡常数随温度变化曲线如图所示。 ①根据图像信息，表示反应①的关系的曲线为__________（填“l”或“m”）。 ②有同学认为在以后反应②在该体系中可以忽略，其依据是__________。 (3)恒压条件下，向容器中充入。温度升高至后，的平衡转化率随温度变化曲线如图中曲线n所示。 ①只发生反应①和③，在达到平衡时，体系中的物质的量为，则此时的转化率为__________，此时反应①的平衡常数（K）值为__________（列出表达式即可）。 ②以后的平衡转化率随温度变化的可能原因是__________。 ③为提高甲醇的平衡产率，可采取的措施有__________（至少答两条）。 (4)恒压条件下将和按体积比1:3混合，在不同催化剂作用下发生反应。在相同时间段内的选择性和产率随温度的变化如图所示，其中的。则合成甲醇的适宜条件是_______（填序号）。 A. B. C.催化剂N D.催化剂M 13．答案：(1) (2)m；在以后反应②在该体系中K小于，反应几乎不发生 (3)×100%或()×100%；；反应①为吸热反应，温度升高平衡正向移动，反应③是放热反应，温度升高平衡逆向移动，且温度对反应③的影响大于对反应①的影响，故500℃以后的平衡转化率随温度升高而减小；增大压强，降低温度，及时分离出甲醇（其他合理答案也可） (4)BC 解析：（1）根据盖斯定律知②=③-①，； （2）①因为>0，温度升高，平衡正向移动，K值增大，所以反应①的关系曲线为m； ②反应①的关系曲线为m，则曲线l为反应②的关系曲线，由图示可知时反应②的K值为，温度升高K值减小，在以后反应②在该体系中可以忽略，其依据是在以后反应②在该体系中K小于，反应几乎不发生； （3）①在500°C达到平衡时，由图知平衡转化率为60%，起始充入2mol即转化1.2mol，体系中的物质的量为amol，由反应③可得，反应③消耗amol，消耗3amol，同时生成amol，所以反应①消耗(1.2-a)mol，消耗(1.2-a)mol，同时生成和CO各(1.2-a)mol，共消耗(1.2+2a)mol，故转化率为×100%或()×100%；平衡时，体系中剩余0.8mol，剩余(1.8-2a)mol，反应①生成CO(1.2-a)mol，两个反应共生成1.2mol，此时反应①的平衡常数（K）值为； ②反应①为吸热反应，温度升高平衡正向移动，反应③是放热反应，温度升高平衡逆向移动，且温度对反应③的影响大于对反应①的影响，故500℃以后的平衡转化率随温度升高而减小； ③因生成甲醇的反应正反应放热且气体系数和减小，为提高甲醇的平衡产率，可采取的措施有增大压强，降低温度，及时分离出甲醇（其他合理答案也可）； （4）由图中信息可知，相同温度下，N作催化剂时，的选择性和产率都优于M作催化剂，所以工业合成甲醇选择催化剂N，为兼顾的选择性和产率，由图可知温度应选择230℃，故选BC。 14．某科考队探究对海洋生态的影响。 (1)根据下图数据计算自偶电离的______。 (2)气体溶于水，存在如下平衡：，。 ①使用压强传感器采集数据，测定不同温度下恒容密闭容器中气体在等量水中的溶解速率，测得气体压强随时间的变化曲线如图所示。 前5分钟内在条件下的溶解速率为______；若将温度升高至，测得溶解速率反倒降低，原因可能是___________。 ②条件下，装置中达到溶解平衡时。下列说法正确的是______。 A.条件下装置中达到溶解平衡时，大于 B.打开密闭容器瓶塞，可使气体溶解平衡正向移动 C.若水溶液的稳定不变，说明已达到气体溶解平衡 D.当溶液中气体溶解与析出速率相等时，碳酸溶液达到该条件下饱和状态 ③常温下，若过度排放导致空气中增大，那么海水中的浓度会______（填“增大”“减小”或“不变”）。 (3)科考队通过海水取样测定和计算机数据模拟，绘制常温下海水中、、、浓度对数随变化的关系如图所示。 ①与的关系曲线为曲线______（填编号）。 ②______。 ③已知某海域珊瑚礁（主要成分是）周边海水的为8.1，常温下。计算该海域海水中开始形成时的浓度________（写出计算过程）。 14．答案：(1)+26.6kJ/mol (2)0.2；温度升高，碳酸分解速率加快，使二氧化碳溶解的总（净）反应速率下降；CD；增大 (3)III；；由②可知，，，则，该海域海水中开始形成时的浓度为： 解析：（1）由图中数据可知，①；②；由盖斯定律可知，-(①+②)可得的。 （2）①前5分钟内在条件下的溶解速率为；碳酸受热分解，若将温度升高至，测得溶解速率反倒降低，原因可能是：温度升高，碳酸分解速率加快，使二氧化碳溶解的总（净）反应速率下降； ②A.由（1）中图像可知，是放热反应，降低温度，平衡正向移动，减小，，条件下，装置中达到溶解平衡时，则条件下装置中达到溶解平衡时，小于，A错误； B.是气体体积减小的反应，打开密闭容器瓶塞，体系压强减小，可使气体溶解平衡逆向移动，B错误； C.该反应过程中溶液中碳酸的浓度增大，pH减小，若水溶液的稳定不变，说明已达到气体溶解平衡，C正确； D.当溶液中气体溶解与析出速率相等时，说明达到平衡，碳酸溶液达到该条件下饱和状态，D正确； 故选CD； ③的，平衡常数只受温度影响，常温下，若过度排放导致空气中增大，那么海水中的浓度会增大。 （3）①由碳酸的电离方程式：、，随着pH的增大，发生反应：，浓度增大，由碳酸钙的沉淀溶解平衡可知，浓度减小，且pH增大导致浓度增大后溶液中浓度减小，当pH继续增大时，的浓度大于的浓度，故直线Ⅲ表示与的关系曲线，直线I表示与pH的关系，直线II表示与pH的关系； ②由图可知，但时，pH=8.4，溶液中，； ③已知某海域珊瑚礁（主要成分是）周边海水的为8.1，，常温下，由②可知，，，则，该海域海水中开始形成时的浓度为：。 综合训练 15．我国可燃冰(主要成分为甲烷)储量巨大，可燃冰的资源化利用备受关注。试回答下列问题： 【甲烷水蒸气重整制氢】 (1)下列措施中可能提高平衡产率的是___________。 A.选择合适的催化剂 B.移除部分 C.向体系中投入少量 D.恒温恒压下通入气体 【基活性炭催化重整】 基活性炭催化重整不仅同时消耗两种温室气体，还能获得合成气(与)，重整反应为Ⅰ. (2)一定温度下，由稳定单质(其标准摩尔生成焓视为0)生成1mol化合物的变称为该化合物的标准摩尔生成焓()。表中为几种物质在298K时的标准摩尔生成焓。 物质 -393.5 -110.5 0 -74.8 则该反应Ⅰ的__________。 (3)一定温度下，向密闭容器中加入和，在发生上述反应的同时，还伴随着副反应Ⅱ：。测得的平衡转化率［］与温度(K)压强(MPa)的关系如图所示。 ①图中m表示的是__________(填“温度”或“压强”) ②图中A点在对应和条件下，用表示的化学反应速率__________(填“>”“<”或“=”)。 ③测得B点条件下，容器内CO为1mol，则B点对应条件下反应Ⅰ的__________(列出计算式即可，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量的分数)。 (4)以Co作催化剂，利用合成气制备烃类物质的反应机制如下： 根据图示，利用该反应机制合成乙烯的化学方程式为__________。下列说法正确的是__________(填序号)。 a.反应物吸附过程只断裂极性键 b.C-C偶联过程中只形成非极性键 c.整个反应过程中无极性键生成 【甲烷和丙烷催化制氢】 还可以用甲烷和丙烷制备，同时生成苯和二甲苯，反应如下： (两个反应可视为同级数的平行反应) (5)对于同级数的平行反应有，其中v、k分别为反应速率和反应速率常数，为反应活化能，、为定值，R为常数，T为温度，同一温度下是定值。已知，若要提高苯的产率，可采取的措施有__________。 15．答案：(1)BCD (2)+247.3 (3)温度；>； (4)；b (5)加入合适的催化剂、适当降低温度(只需答到一点，合理即可) 解析：（1）A.催化剂不影响平衡移动，不能提高平衡产率，该选项错误； B.移除部分，根据勒夏特列原理，平衡正向移动，平衡产率提高，该选项正确； C.向体系中投入少量，与反应，相当于浓度减小，第二个反应平衡正向移动，浓度减小，使第一个反应平衡正向移动，的平衡产率提高，该选项正确； D.恒温恒压下Ar，容器体积增大，相当于减压，两个反应均正向移动，平衡产率提高，该选项正确； 综上所述，正确答案是BCD。 （2）根据标准摩尔生成焓的定义，焓变等于生成物的标准摩尔生成总和减去反应物的标准摩尔生成焓总和，即。 （3）①由题可知，反应Ⅰ和反应Ⅱ都是气体分子数增大的吸热反应，相同压强下，温度升高，二氧化碳的转化率增大；相同温度下，增大压强，反应Ⅰ和反应Ⅱ的平衡都逆向移动，则二氧化碳的平衡转化率减小，根据图像可知，m表示温度； ②图中A点在对应和条件下，根据图像可知，A点时二氧化碳的转化率小于二氧化碳的平衡转化率，说明此时反应正向进行，即； ③设反应Ⅰ达平衡时转化的物质的量为，反应Ⅱ达平衡时转化的物质的量为， 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 根据题意：，，解得，； 则平衡时，；；；，，气体的总物质的量为，则。 （4）根据图示，利用该反应机制合成乙烯的化学方程式为： 。 a.反应物吸附过程断裂了非极性键和碳氧极性键，a错误； b.偶联过程中只形成非极性键，b正确； c.整个反应过程中有极性键生成，c错误； 故正确选项b。 （5）已知，，则温度降低，增大，可提高苯的产率；加入合适的催化剂，选择性降低，加快生成苯的速率，提高苯的产率。 16．低碳烯烃，尤其是乙烯、丙烯和丁烯等，是现代化学工业中极为重要的基础原料。工业上可由CO和合成低碳烯烃。回答下列问题： （1）中科院兰州化学物理研究所用催化与合成低碳烯烃反应，反应过程如图甲。 催化剂中添加助剂Na、K、Cu（也起催化作用）可改变反应的选择性。 ①在RWGS条件下转化为CO的方程式为_____。 ②加入助剂Na、K、Cu能提高单位时间内乙烯产量的原因是______。 （2）已知：在指定温度和热力学标准态下，由最稳定的单质生成单位物质的量的某纯物质的焓变称为该物质的标准摩尔生成焓。相关数据如表。 物质 标准摩尔生成焓 0 0 12.5 -17.3 的逆反应的活化能（逆）=，则正反应的活化能（正）=_____。 （3）乙烯发生三聚的同时，也往往伴随着二聚、四聚等反应。某科研团队通过计算机模拟，探究乙烯在某催化剂作用下发生二聚、三聚及四聚的反应过程。如图乙所示，“TS”表示过渡态，“*”表示吸附在催化剂表面的物种。 从活化能的角度看，该催化剂作用下乙烯以_______（填“二聚”“三聚”或“四聚”）反应为主，理由是_____。 （4）温度、压强对乙烯三聚反应的催化活性及选择性的影响如图丙所示。已知实验过程以环己烷为溶剂，通入一定量乙烯反应30 min，催化活性=，选择性=×100%。 ①下列条件中，该催化剂作用下的乙烯三聚反应的最佳反应条件是_________（填序号）。 A.90 ℃、2 MPa B.110 ℃、2 MPa C.90 ℃、5 MPa D.110 ℃、5 MPa ②该催化剂的催化活性随温度升高先增大后减小，而随压强增大而递增的原因可能是________。 16．答案：（1）①；②降低生成乙烯的反应的活化能，提高反应速率 （2）15.98 （3）三聚；生成TS1的活化能（）高于生成TS2的活化能（），故三聚比二聚容易；同理，生成TS3的活化能（）高于生成TS4的活化能（），故三聚比四聚容易 （4）①C；②升高温度，反应速率加快，催化活性增大，而继续升高温度会导致乙烯溶解度下降，反应速率下降，故催化活性减小；增大压强，能促进乙烯溶解，乙烯浓度增大，使反应速率加快，故催化活性是递增的 解析：（1）①由题意，与在RWGS条件下，转化为CO，则另一产物为，反应的方程式为；②加入的助剂Na、K、Cu起催化作用，降低生成乙烯的反应的活化能，提高反应速率，故能提高单位时间内乙烯产量。 （2）根据题表数据（g）的标准摩尔生成焓为，的标准摩尔生成焓为，。 （3）如题图乙所示，反应进行到时，面临TS1和TS2两种过渡态的选择，生成TS2的活化能明显较低，有利于的生成；同理，在面临TS3和TS4的选择时，生成TS4的活化能较低，有利于的生成。因此，该催化剂作用下乙烯以三聚反应为主。 （4）①根据题图丙（左）可知，温度选择90 ℃为宜；而题图丙（右）显示，压强变化对催化活性的影响较大，但对选择性的影响并不大，因此从催化活性角度考虑选择压强5 MPa比较适宜。②开始一段时间升高温度，反应速率加快，催化活性增大，而继续升高温度会导致乙烯溶解度下降，从而反应速率下降，导致催化活性减小；增大压强，可以促进乙烯的溶解，乙烯浓度增大，使反应速率加快，则催化活性是递增的。 17．一碳化学是研究以分子中只含有1个碳原子的反应物为原料，生产其他化工原料和产品的化学。 回答下列问题： （1）合成气态有机物 将一定比例的、混合气体以不同流速通过装有催化剂的反应管，反应机理和的选择性、转化率与气体流速的关系分别如图甲、乙所示： ①首先在Ni载体表面活化生成H*，载体表面的*OH将吸附活化为，然后活化的与H*结合脱水生成活化的HCOO*，用化学语言描述第3、4步的反应过程：_____________（吸附在催化剂表面的物质用“*”标注）。 ②制取时，同时发生反应，气体流速分别为和时，相同时间内生成的质量，前者_____（填“>”“=”或“<”）后者。 （2）合成液态有机物 在2 MPa、起始投料时，一碳催化合成的热化学方程式如下： 反应Ⅰ. 反应Ⅱ. 反应Ⅲ. 的平衡转化率及和的平衡体积分数随温度变化如图丙所示。 ①________。 ②453~533 K范围内，升高温度平衡转化率降低的原因是_________。 ③为提高单位时间内产率，研发的催化剂需具备的特点是________。 （3）合成淀粉 2021年我国科学家以为原料人工合成淀粉，其效率约为传统农业生产淀粉的8.5倍，其部分合成路线如下： 设反应转化率为100%，每合成1 mol淀粉，反应①转移电子的数目约为_______。 （4）电解合成 在一定条件下，利用含离子交换膜的双液电解装置，在两极分别电解和KOH溶液，相同条件下，通过电解池的电量恒定，电解得到的部分还原产物的法拉第效率（FE）随电解电压的变化如图丁所示： 已知FE（X）=×100%，选择性S（X）=×100%，电解时，当电解电压为时，生成和HCOOH的选择性之比为_________。 17．答案：（1）①活化的HCOO*与H*结合，脱去水分子生成活化的，活化的再进一步结合H*生成和*OH；②< （2）①；②在温度为453~533 K范围内，温度对反应Ⅱ的影响大于温度对反应Ⅰ的影响，升高温度，反应Ⅱ的化学平衡逆向移动，从而导致平衡转化率降低；③在较低温度下催化活性较高 （3） （4）1：3 解析：（1）②设混合气体中的体积分数为x，由题图乙可知，气体流速分别为和时，的转化率分别为5%和4%，则转化的分别为和，而气体流速增大时，的选择性增大，所以相同时间内流速下生成的的质量小于。 （2）①根据盖斯定律，将反应Ⅱ×2+反应Ⅲ可得。②反应Ⅰ的正反应是消耗的吸热反应，升高温度平衡正向移动，CO₂平衡转化率升高，而反应Ⅱ的正反应是消耗的放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡转化率降低；温度在453～533 K范围内，温度对反应Ⅱ的影响大于温度对反应Ⅰ的影响，升高温度，反应Ⅱ的化学平衡逆向移动，导致平衡转化率降低。③反应Ⅲ生成，为放热反应，较低的温度、合适的催化剂有利于生成，再根据题图丙可知，的平衡体积分数随温度的升高而减小，为提高单位时间内产率，研发的催化剂需在较低温度下催化活性较高。 （3）由反应①的物质变化和元素守恒可得化学方程式：，反应转化率为100%，合成1 mol淀粉，需要和反应生成，反应①中碳元素由+4价变为-2价，则反应①转移电子的物质的量为，转移电子的数目约为。 （4）由题意知，在双液电解装置中，通入的电极为阴极，在阴极上得到电子，发生还原反应生成HCOOH，说明阴极室中电解液呈酸性，电极反应式为，关系式为。生成的电极反应式为，关系式为。由题图丁可知，电解电压为时，生成乙醇（）和甲酸（HCOOH）的法拉第效率相等，说明生成和HCOOH转移的电子数相等，而生成1 mol 需转移12 mol ，生成1 mol HCOOH转移2 mol ，则生成和HCOOH的选择性之比。 18．氢能是应用前景广阔的新能源。 Ⅰ.制氢 肼硼烷是的衍生物，其中基团取代了基团，其含氢量高达15.4 wt%，具有作为高性能储氢材料的巨大潜力。 （1）在理想情况下，1 mol肼硼烷与水反应可以释放，涉及两步反应：_______、，请写出第一步反应的化学方程式。 （2）在323 K下研究了在不同金属摩尔比（分别为0、0.05、0.1、0.15、0.2、0.25 mmol）条件下的催化活性，如图甲所示（TOF表示单位时间内每个活性中心上转化的反应物分子数）。当含量为______时，催化剂的活性最高。随着含量增大，催化剂活性变低的可能的原因是______。 Ⅱ.储氢 储氢合金利用金属或合金与氢形成氢化物而把氢储存起来。Ni-La合金的晶胞结构及储氢后的晶胞结构分别如图乙、丙所示。 （3）写出Ni-La合金在一定条件下吸收氢气形成氢化物的化学方程式：_______。 Ⅲ.加氢获得甲醇是氢气的重要应用。1个分子和3个分子在催化剂表面合成甲醇的反应历程如图丁所示（*表示吸附在催化剂表面的物种）。 （4）已知，依据图丁计算反应的焓变，写出热化学方程式：________（焓变保留4位有效数字）。 （5）已知体系中还存在副反应：。在相同时间、相同温度、不同催化剂下测得转化率、甲醇的选择性如图戊所示。相比于Cu/ZnO纳米棒，采用Cu/ZnO纳米片使转化率降低，而甲醇的选择性却提高，可能的原因是_______。 18．答案：（1） （2）0.1 mmol；催化剂表面的活性位点被过多的阻塞或覆盖 （3） （4） （5）Cu/ZnO纳米片催化剂使主反应速率增加明显，相同时间内得到的甲醇增多，甲醇的选择性提高 解析：（1）由题意知，1 mol肼硼烷（）参加第一步反应会释放3 mol 。肼硼烷中B显+3价，基团中H显-1价，-1价的H具有强还原性，能与中+1价的H发生归中反应：。 （2）由题图甲可知，时催化剂活性最高，，此时。随着含量增大，催化剂表面的活性位点会被过多的阻塞或覆盖，导致催化剂活性变低。 （3）在N-La合金的晶胞中，La的个数，Ni的个数，吸收氢气后，晶胞中La、Ni的个数不变，的个数，则Ni-La合金在一定条件下吸收氢气形成氢化物的化学方程式为。 （4）1个分子和3个分子在催化剂表面反应生成1个（g）分子和1个（g）分子放出0.51 eV能量，则1 mol （g）和3 mol （g）在催化剂表面反应生成1 mol （g）和1 mol （g）放出的能量，则热化学方程式为¹。 19．捕获并将其转化为高附加值化学品，可有效减少排放并实现资源利用。研究催化加氢合成甲酸是一个重要方向，其过程涉及以下反应： 反应I: 反应Ⅱ: （1）已知： 共价键 键能/（） 750 358 436 463 413 则________。 （2）在一容积固定的密闭容器中进行反应I，实验测得：为速率常数。温度为时，该反应的K=2，温度为时，，则时平衡压强_______（填“>”“<”或“=”）时平衡压强。 （3）向恒容密闭容器中通入1 mol 和2 mol 发生反应I和反应Ⅱ，起始压强为120 kPa，反应时间均为10 min，的转化率及HCOOH选择性（甲酸选择性=×100%）随温度变化的曲线如图1所示。其中，680 K时反应达到平衡。已知：分压=总压×物质的量分数。 ①当温度高于680 K时，随温度升高，反应I与反应Ⅱ的反应速率相比，增加更显著的是反应_________（填“I”或“Ⅱ”），原因是________。 ②680 K时，反应I的分压平衡常数为_______（结果保留2位有效数字）。 （4）利用在Ru（与Fe同族）基催化剂上加氢也可制得甲酸，其部分过程如图2所示。 ①与Ru—H通过配位键形成中间体X，则中间体X的结构式为_________。 ②反应过程中加入NaOH或的目的是_______。 （5）金属锰水热还原产生甲酸是转化的新途径。锰与水反应生成MnO与活性·H，MnO结合活性·H形成中间体Q；吸附到具有催化活性的中间体Q后，被活化再酸化生成甲酸，部分机理如图3所示。 ①总反应方程式为_________。 ②实验中将锰粉、碳酸氢钠和蒸馏水添加到反应器中，反应一段时间后产生甲酸的速率迅速上升的可能原因是_________。 19．答案：（1）-48 （2）< （3）①Ⅱ；随温度升高，二氧化碳的转化率升高，但HCOOH的选择性却迅速下降；② （4）①；②降低HCOOH的浓度，使的平衡正向移动，提高HCOOH的产率 （5）①；②反应过程中生成的MnO起催化作用 解析：（1）反应物的总键能-生成物的总键能。 （2）反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，即时，，，K（）<K（），由于该反应是放热反应，因此<，从到，温度降低，反应I平衡正向移动，气体分子数减小，压强减小。 （3）①由图1可知，当温度高于680 K时，随温度升高，二氧化碳的转化率升高，但甲酸的选择性却迅速下降，说明反应Ⅱ的反应速率增加更显著。②第一步，分析图像，找关键数据。根据图像，680 K时，的平衡转化率为80%，HCOOH的选择性为50%。第二步，根据平衡时的数据计算各气体平衡时的物质的量。参与反应I的的物质的量为1 mol×80%×50%=0.4 mol，参与反应Ⅱ的的物质的量为0.4 mol，据此列出三段式： 则平衡时，气体总物质的量为2.6mol。第三步，根据恒温、恒容条件下，压强之比等于物质的量之比计算平衡时各气体分压。平衡时总压为，则平衡时，。第四步，代入公式计算反应的分压平衡常数。反应I的分压平衡常数。 （4）①由题干可知，二氧化碳与Ru—H通过配位键形成X，则Ru提供空轨道，O提供孤对电子，Ru与O结合，H与C结合，X的结构式为。②二氧化碳与氢气反应生成甲酸的方程式为，反应过程中加入氢氧化钠或氨气可以将甲酸转化为HCOO，使合成甲酸的反应平衡正向移动，最后酸化，提高甲酸的产率。 （5）①根据反应机理图分别找出反应物和生成物，得出总反应方程式。②根据题干和反应机理，可知MnO为该反应的催化剂。 20．不仅是一种温室气体，也是一种来源广泛且廉价易得的碳资源，可通过热化学、电化学等方法再利用。已知干重整反应过程中的能量变化如图1所示。 （1）干重整反应可以合成CO和，该反应的热化学方程式为_______（选用的关系式表示反应热），反应是_______（填“慢反应”或“快反应”）。 （2）恒容绝热条件下仅发生上述反应时，下列情况能说明该反应达到平衡状态的是_______（填标号）。 A.和的转化率相等 B. C.的体积分数保持不变 D.体系的温度不再变化 （3）某研究小组为了评估干重整反应中不同催化剂的性能差异，在常压、催化剂作用下，按投料，不同温度下反应相同时间，测得的转化率（柱形图）和产物（折线图）如图2所示。请分析产物随温度变化的原因（不考虑催化剂失活）______。 （4）在Ni基催化剂表面氢助解离有两种可能路径，图3为不同解离路径的能量变化，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。写出最有可能发生的“氢助解离”路径的决速步反应方程式______。 （5）利用多晶铜高效催化电解制乙烯的原理如图4所示。因电解前后电解液浓度几乎不变，故可实现的连续转化。已知：电流效率。多晶铜电极的电极反应式为____。理论上当生成0.05 mol乙烯（η=75%）时，铂电极产生的气体（η=50%）在标准状况下体积为_____L（不考虑气体的溶解）。 20．答案：（1）；快反应 （2）CD （3）反应I生成，反应Ⅱ生成CO且总反应生成二者的物质的量之比为1：1，反应I为慢反应，反应Ⅱ为快反应，升高温度，反应I的反应速率增大程度大于反应Ⅱ，所以随着温度升高，逐渐增加并趋近于1 （4） （5）；11.2 解析：（1）干重整反应生成CO和，由图1可知反应物的能量低于生成物的能量，该反应为吸热反应，生成物能量-反应物能量，热化学方程式为。由图1可知，反应Ⅱ的活化能小于反应I的活化能，故反应Ⅱ是快反应。 （2）和的转化率相等，不能说明该反应达到平衡状态，A错误；，未说明反应速率表示的方向，不能说明该反应达到平衡状态，B错误；随反应进行，的体积分数减小，当的体积分数保持不变，则说明该反应达到平衡状态，C正确；该反应为吸热反应，随反应进行，体系的温度降低，当温度不再变化，则说明该反应达到平衡状态，D正确。 （3）反应I的活化能比反应Ⅱ的大，反应I为慢反应，反应Ⅱ为快反应，升高温度反应I的速率增大程度大，所以随着温度升高，逐渐增加并趋近于1。 （4）活化能大的反应速度慢，为决速步，由图3可知最有可能发生的“氢助解离”路径为下方的路径，其决速步反应方程式为。 （5）多晶铜电极为阴极，电极反应式为。第一步，根据生成乙烯的电流效率，计算电路中转移的电子的物质的量。根据阴极反应，生成0.05 mol乙烯时转移0.6 mol电子，η=75%，电路中通过电子0.8 mol。第二步，写出铂电极的电极反应式。铂电极为阳极，电极反应式为。第三步，根据得失电子守恒，计算η=50%时，实际转移的电子的物质的量。实际转移电子为0.4 mol。第四步，计算生成气体的物质的量。共生成0.5 mol气体。标准状况下体积为。 21．甲醇在化学工业，农业生产等领域都有广泛的应用。请回答下列问题。 （1）“氢”风阵阵，甲醇产生氢气的反应为，已知相关物质的标准燃烧热和标准熵数值如下表。 化学式 标准燃烧热 -726.5 -285.8 -283.0 标准熵 136.8 130.7 197.7 ①__________（填“>”或“<”）0。 ②该反应能自发进行的最低温度为__________（保留小数点后1位）K。 （2）常温下，将一定量甲醇放入真空的恒容密闭容器中，发生： ①甲醇达到液气平衡状态时的压强，称为甲醇该温度下的饱和蒸气压（p），p与温度关系如图所示。请分析B点蒸气压大于A点蒸气压的原因：__________。 ②Raoult定律表明，一定温度下，在稀溶液中溶剂的饱和蒸气压等于纯溶剂的饱和蒸气压乘以溶液中溶剂的物质的量分数。如图中甲烧杯盛有甲醇，乙烧杯盛有氢氧化钠的甲醇溶液，常温下，将甲、乙两烧杯置于真空密闭容器中，足够长的时间后，从如图中选择出可能会观察到的现象__________（用字母表示）。 ③实验测定64.5℃时相关物质的饱和蒸气压数值如表所示。 物质 甲醇 水 甲醇水溶液（甲醇物质的量分数为0.4） 饱和蒸气压/kPa 101.3 23.9 甲醇 水 40.52 14.34 已知溶液上方蒸气的总压，，为甲醇蒸气分压，为甲醇和水的蒸气中的物质的量分数。时，甲醇水溶液上方饱和蒸气中，甲醇物质的量分数__________（填“>”“<”或“＝”）0.4，解释采用蒸馏可获得较高浓度甲醇的原因：__________。 （3）工业用甲醇空气氧化法制甲醛，催化剂为铁钼氧化物。 该反应分两步完成： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 为速率方程常数，分压p等于其物质的量分数乘以总压，为氧化态催化剂的物质的量分数；为还原态催化剂的物质的量分数；反应Ⅰ为决速步。下列说法不正确的是__________（填字母序号）。 A. B.用铁钼氧化物来提高反应I的平衡转化率 C. D.若和的分压增大相同倍数，比对总反应速率的影响大 21．答案：（1）①> ②385.5 （2）①甲醇气化吸热，温度升高，平衡右移，气体分子数增多，压强增大 ②B ③>；蒸馏时，溶液上方蒸气中甲醇的物质的量分数大于溶液中甲醇的物质的量分数，将蒸气冷凝导出后所得液体中甲醇的物质的量分数比原溶液大 （3）BD 解析：（1）①； ②；③mol；根据盖斯定律：①-②-③得，根据，解得； （2）①B点蒸气压大于A点蒸气压的原因：甲醇气化吸热，温度升高，平衡右移，气体分子数增多，压强增大；②在溶剂中加入非挥发性溶质后，溶剂的蒸气压比纯溶液的蒸气压低，则开始时甲中蒸气压更高，乙中更低，最终两个烧杯中蒸气压相同，即甲中蒸气压会减小，转化为液体至乙中③已知溶液上方蒸气的总压为甲醇蒸气分压，为甲醇和水的蒸气中的物质的量分数，通过对比表格中的数据可知，时，甲醇水溶液上方饱和蒸气中，甲醇物质的量分数大于0.4；采用蒸馏可获得较高浓度甲醇的原因：升高温度，压强增大；溶液中溶质质量分数越大，浓度越高； （3）A.根据盖斯定律，反应I+反应II得反应，则，A正确；B.铁钼氧化物为催化剂，可以改变化学反应速率，不能影响化学平衡移动，B错误；C.反应I为决速步，总反应速率方程：，C正确；D.由题意可知，反应I为决速步，总反应速率方程：，若和的分压增大相同倍数，比对总反应速率的影响小，D错误；答案选BD。 22．丙烯是重要的化工原料，广泛应用于工业、医药、农业等领域。丙烷脱氢制取丙烯是科学家研究的前沿课题。 （1）丙烷直接催化脱氢 脱氢反应： ①相关共价键的键能如表，则____________。 共价键 键能/ 436 413 348 615 ②在总压恒为100 kPa的密闭容器中通入和Ar的混合气体进行丙烷脱氢反应不参与反应）。已知通入气体中的物质的量分数为0.8，温度恒为，平衡物质的量分数为20%，则℃时该反应的平衡常数_________kPa（以平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，保留三位有效数字）。 ③向反应体系中通入一定量的高温水蒸气，发生丙烷直接脱氢反应。 在相同温度，不同压强下，丙烷的平衡转化率随的变化如图1所示。 压强由大到小的顺序为___________。恒压条件下，向反应体系中通入高温水蒸气可提高丙烷的转化率，原因是__________。 （2）氧化丙烷脱氢制丙烯 反应 反应ii： 在2L恒容密闭容器内，1mol丙烷单独投料和丙烷，各1mol一起投料时，丙烷的平衡转化率随温度变化的曲线如图2所示。的速率方程为，分别为正，逆反应速率常数，只与温度有关，x为物质的量分数），温度为900K时，丙烷单独投料，平衡时_______________，（填“>”“<”或“”） （3）氧化丙烷脱氢制丙烯 主反应： 副反应： 已知反应空速是指单位时间内通过单位体积催化剂的原料气体流量。一定条件下，不同空速对丙烷氧化脱氢反应性能的影响如图3所示，较适宜的空速为_______________（填标号）。 A.左右 B.左右 C.左右 空速过小或过大时，丙烯选择性均较低的原因是_______________。 22．答案：（1）①＋123；②55.6；③；反应体系温度升高，丙烷分压减小均可使丙烷直接脱氢反应的平衡正向移动 （2）；＜ （3）B；空速过小时，丙烷，氧气与催化剂接触多，丙烷被深度氧化生成的较多；空速过大时，丙烷与催化剂接触少，不能充分反应生成丙烯 解析：（1）①反应物总键能-生成物总键能，。②设通入的混合气体的总物质的量为，则为，Ar为，的平衡物质的量分数为，设反应的为，则平衡时为，为，为，为，，，混合气体总物质的量为，。③反应正向为气体分子数增大的反应，当一定时，增大压强平衡逆向移动，丙烷的平衡转化率降低，则。恒压条件下，向反应体系中通入高温水蒸气，可使容器温度升高，平衡正向移动，丙烷的转化率增大；通入水蒸气，且容器恒压，则容器体积增大，减小丙烷分压，平衡正向移动，丙烷的转化率增大。 （2）丙烷，各1mol一起投料时，反应ii消耗反应i生成的氢气，促进反应i平衡正向移动，丙烷平衡转化率增大，则虚线表示丙烷和的混合投料，实线表示丙烷的单独投料。丙烷单独投料，温度为900K时，反应i丙烷的平衡转化率为，则反应的丙烷为0.6mol，生成丙烯和均为0.6mol，平衡时。平衡时，，，平衡时，。 （3）较适宜的空速下丙烷转化率大，丙烯选择性大，副产物产率小，由图3可知较适宜的空速为左右。空速过小时，单位时间内通过单位体积催化剂的丙烷与氧气的流量小，丙烷，氧气与催化剂接触多，丙烷被深度氧化生成的较多；空速过大时，单位时间内通过单位体积催化剂的丙烷与氧气的流量大，丙烷与催化剂接触少，不能充分反应生成丙烯。 23．1-己烯是重要的化工原料，常用于制造香料、染料及合成树脂等，工业上可由乙烯三聚制得，发生的反应为。回答下列问题： （1）已知：在指定温度和热力学标准态下，由最稳定的单质生成单位物质的量的某纯物质的焓变称为该物质的标准摩尔生成焓。相关数据如表。 物质 标准摩尔生成焓/ 0 0 12.5 -17.3 的逆反应的活化能，则正反应的活化能________。 （2）乙烯发生三聚的同时，也往往伴随着二聚、四聚等反应。某科研团队通过计算机模拟，探究乙烯在某催化剂作用下发生二聚、三聚及四聚的反应过程。如图甲所示，“TS”表示过渡态，“*”表示吸附在催化剂表面的物种。 从活化能的角度看，该催化剂作用下乙烯以___（填“二聚”“三聚”或“四聚”）反应为主，理由是_____。 （3）T ℃和200 kPa时，1 L刚性密闭容器内充入，充分反应达到平衡时的物质的量分别为0.005 mol、0.32 mol和0.0025 mol，此时的转化率为____，乙烯三聚反应的压强平衡常数=______（结果保留整数，是以平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数）。 （4）温度、压强对乙烯三聚反应的催化活性及选择性的影响如图乙所示。已知实验过程以环己烷为溶剂，通入一定量乙烯反应30 min，催化活性=，选择性=。 ①下列条件中，该催化剂作用下的乙烯三聚反应的最佳反应条件是_____（填序号）。 A.90 ℃、2 MPa B.110 ℃、2 MPa C.90 ℃、5 MPa D.110 ℃、5 MPa ②该催化剂的催化活性随温度升高先增大后减小，而随压强增大而递增的原因可能是____。 23．答案：（1）15.98 （2）三聚；生成TS1的活化能）高于生成TS2的活化能（），故三聚比二聚容易；同理，生成TS3的活化能（）高于生成TS4的活化能（），故三聚比四聚容易 （3）98%；1 （4）①C；②升高温度，反应速率加快，催化活性增大，而继续升高温度会导致乙烯溶解度下降，反应速率下降，故催化活性减小；增大压强，能促进乙烯溶解、浓度增大，使反应速率加快，故催化活性是递增的 解析：（1）根据题表数据（g）的标准摩尔生成焓为，的标准摩尔生成焓为，，。 （2）如题图甲所示，反应进行到时，面临TS1和TS2两种过渡态的选择，生成TS2的活化能明显较低，有利于的生成；同理，在面临TS3和TS4的选择时，生成TS4的活化能较低，有利于的生成。因此，该催化剂作用下，乙烯以三聚反应为主。 （3）反应消耗的物质的量，的转化率。由前述计算可知，剩余为0.02 mol，物质的量分数为，而1-已烯的物质的量分数为，此时平衡体系的总压，故，，。 （4）①根据题图乙（左）可知，温度选择90 ℃为宜；而题图乙（右）显示，压强变化对催化活性的影响较大，但对选择性的影响并不大，因此从催化活性角度考虑选择压强5 MPa比较适宜。②开始一段时间升高温度，反应速率加快，催化活性增大，而继续升高温度会导致乙烯溶解度下降，从而反应速率下降，导致催化活性减小；增大压强，可以促进乙烯的溶解、浓度增大，使反应速率加快，则催化活性是递增的。 24．和催化重整制合成气（CO、）有利于实现碳中和，涉及反应如下： I： Ⅱ： Ⅲ： V： 回答下列问题： （1）已知部分化学键的键能如表所示。 化学键 H—O C—H H—H 键能 464 1071 414 436 甲烷和水催化重整制合成气的热化学方程式为________；=__________。 （2）在一定条件下，向容积为2 L的恒容密闭容器中通入1 mol 和1 mol 只发生上述反应Ⅱ，4 min达到平衡时，容器中CO的物质的量分数为0.4，已知反应的速率方程为，其中分别为正、逆反应的速率常数，则0~4 min内，的平均反应速率为________；=__________。 （3）常压下，将等物质的量的和以一定流速通入装有催化剂的反应管中，发生反应I、Ⅱ，实验测得原料气的转化率随温度变化如图甲所示，的平衡转化率与温度及压强的关系如图乙所示。 ①图甲中表示的转化率随温度变化曲线为________（填“m”或“n”）。 ②图甲中温度高于1400 K时，曲线m、n交于一点的原因是________。 ③图乙中由小到大的顺序为________，理由是________。 24．答案：（1）；+42 （2）；16 （3）①n；②温度高于1400 K时，只发生反应I；③；反应I正反应为气体分子数增加的反应，相同温度下，压强增大，转化率降低 解析：（1）由反应I-Ⅱ可得甲烷和水催化重整制合成气的热化学方程式为。由反应IV-Ⅲ-Ⅱ得甲烷和水催化重整制合成气的反应，则，故。 （2）反应Ⅱ： 平衡时，CO的物质的量分数为0.4，则x=0.4，0～4 min内，的平均反应速率=；达到平衡时，，。 （3）①由图可知曲线m的转化率大于曲线n的转化率，对比反应I、Ⅱ，可知既消耗，又消耗产物，故的转化率大于，所以曲线n表示的转化率随温度变化曲线。②温度高于1400 K时，的转化率与的转化率相同，说明只发生反应I。③图乙为的平衡转化率与温度及压强的关系，反应Ⅱ为气体体积不变的反应，不受压强影响，反应I为气体体积增大的反应，压强越大，甲烷的平衡转化率越低，故由小到大的顺序为。 25．合理利用资源，加强环境保护，实施低碳经济是今后经济生活主流。据此回答下列问题： (1)用合成燃料甲醇是碳减排的新方向。现进行如下实验：某温度下，在体积为0.5L的密闭容器中，充入和，发生反应：。该反应的能量变化如图所示。 ①能判断该反应已达化学平衡状态的标志是____________(填字母)。 a.体积分数保持不变 b.容器中混合气体的质量保持不变 c.混合气体的平均相对分子质量保持不变 d.的生成速率与的生成速率相等 e.容器中浓度与浓度之比为1∶3 ②现测得和的浓度随时间变化如图所示。 从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率___________；此时，的转化率为___________。 (2)在一定的温度和压力条件下，将按一定比例混合的和通过装有催化剂的反应器可得到甲烷：。催化剂的选择是甲烷化技术的核心，在两种不同催化剂条件下反应相同时间，测得转化率随温度变化的影响如图所示： 对比上述两种催化剂的催化性能，工业上应选择的催化剂是___________，使用的合适温度约为___________。 25．答案：(1)acd；；75% (2)；320℃ 解析：（1）①a.体积分数保持不变说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故a正确； b.反应前后气体质量总是不变的，所以容器中混合气体的质量保持不变不能说明反应达到平衡状态，故b错误； c.混合气体的质量不变，物质的量是变化的，所以混合气体的平均相对分子质量保持不变说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故c正确； d.与的化学计量比为1：1，因此的生成速率（逆反应速率）与的生成速率（正反应速率）相等可以说明达到平衡状态，故d正确； e.由于反应前充入和，满足化学计量数之比，所以容器中浓度与浓度之比始终为1：3，故e错误； 故答案为acd； ②从反应开始到平衡生成甲醇是1.5mol/L，消耗氢气是4.5mol/L，则氢气的平均反应速率；消耗二氧化碳是1.5mol/L，所以此时的转化率为。 （2）对比上述两种催化剂的催化性能，在相同温度下对应的二氧化碳转化率高，所以工业上应选择的催化剂是，320℃时转化率达到最大值，所以使用的合适温度约为320℃。 26．2022年，我国的乙烯产量首次超越美国，排名世界第一。我国的乙烯产量虽然大，但是国内需求也大，产业升级是我国近期发展的目标。 I.（1）标准摩尔生成焓指在25 ℃和101 kPa时，由最稳定的单质生成1 mol化合物的焓变。乙烷、乙烯的标准摩尔生成焓分别为。乙烷热裂解制乙烯：_________，该反应自发进行的条件为_______（填“高温”或“低温”）。 （2）裂解过程的反应机理，就是在高温条件下原料烃进行裂解反应的具体历程。烃类裂解反应属于自由基反应，任何一个自由基链反应，都由链引发、链传递和链终止阶段构成。下面以乙烷为例讨论烃类裂解反应机理（如表）。决定反应速率的应该是基元反应_____（填反应式前序号），说明活化能越大，反应速率______（填“越快”“越慢”或“不变”）。 乙烷裂解中各基元反应及对应活化能 反应类型 基元反应 活化能 链引发 ⅰ 451 ⅱ 417 链传递 ⅲ 47 ⅳ 54 ⅴ 181 链终止 ⅵ 0 ⅶ 0 （3）烃类裂解时通常在不降低系统总压的条件下，向裂解气中添加稀释剂以降低烃分压。已知烃类裂解的产物中有黑色粉末状物质。稀释剂一般都采用水蒸气，它除了具有稳定、无毒、廉价、易得、安全等特点外，还具有的优点有________。 Ⅱ.乙烷-二氧化碳催化氧化制乙烯，主要发生如下两个反应： 主反应（I）： 副反应（Ⅱ）： 容器容积为1.0 L，加入（g）和（g），平衡时乙烷的转化率、乙烯的选择性（乙烯的选择性=×100%）与温度、压强的关系如图甲。 （4）判断的理由是________。 （5）M点主反应的平衡常数约为________（保留两位有效数字）。 （6）一定压强下，以一定流速向反应器中按一定比例通入和，乙烯产率随温度变化关系如图乙，反应温度为750 ℃时的产率最大的原因为___________。 26．答案：（1）；高温 （2）i；越慢 （3）水蒸气能与C发生氧化还原反应，有利于减少积碳，使反应持续进行，且易与产物分离（合理即可） （4）主反应、副反应均为气体体积增大的反应，增大压强，平衡均向逆反应方向移动，压强越大，乙烷的平衡转化率越小，条件下乙烷的平衡转化率更小，故压强更大 （5）0.57 （6）温度低于750 ℃时，主反应受温度影响较大，随温度升高，乙烯产率增大，温度达到750 ℃时，乙烯产率达到最大值；温度高于750 ℃时，副反应受温度影响反应速率加快，生成大量的CO（g），抑制了主反应，导致乙烯产率下降 解析：（1）乙烷、乙烯的标准摩尔生成焓分别为。乙烷热裂解制乙烯：；该反应，自发进行的条件为高温。 （2）根据表格中乙烷裂解过程各基元反应的活化能比较，活化能最大的反应速率最慢，为决速步骤，决定反应速率的应该是基元反应i。 （3）产物中的黑色粉末状物质应为积碳，稀释剂采用水蒸气，除了本身具有稳定、无毒、廉价、易得、安全等特点外，水蒸气能与C反应发生氧化还原反应，有利于减少积碳，使反应持续进行，且（g）易与产物分离。 （4）主反应、副反应均为气体体积增大的反应，增大压强，平衡均向逆反应方向移动，压强越大，乙烷的平衡转化率越小，条件下乙烷的平衡转化率更小，故。 （5）容器容积为1.0 L，加入和，M点平衡时乙烷的转化率为50%，乙烯的选择性为80%，可列三段式： 主反应平衡常数。 （6）一定压强下，以一定流速向反应器中按一定比例通入和，即反应相同的时间，根据图乙，温度低于750 ℃时，主反应受温度影响较大，随温度升高，乙烯产率增大，温度达到750 ℃时，乙烯产率达到最大值；温度高于750 ℃时，副反应受温度影响反应速率加快，生成大量的CO（g），抑制了主反应，导致乙烯产率下降。 27．二甲醚()是一种洁净液体燃料，工业上可以通过以下两种工艺合成： Ⅰ.方法1：以CO和为原料生产.工业制备二甲醚在催化反应室中(压强：2.0~10.0MPa.温度：230-280℃)进行下列反应： 反应i： 反应ii： 反应iii： (1)在该条件下，若只发生反应i，各物质的起始浓度分别为，8min后达到化学平衡状态，CO的转化率为50%，则8min内的平均反应速率为__________。 (2)在t℃时。反应ii的平衡常数为400，此温度下，在1L的密闭容器中加入一定的甲醇，反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下： 物质 0.05 2.0 2.0 此时__________(填“>”“<”或“=”) (3)催化总反应为： ①__________0(填“>”“<”或“=”)，该反应在__________条件下自发。 ②CO的平衡转化率α(CO)与温度T、压强P的关系如图1所示： 若，请在图1中画出压强时CO的平衡转化率的变化趋势__________。 (4)在催化剂的作用下同时进行三个反应，发现随着起始投料比的改变，二甲醚和甲醇的产率(产物中的碳原子占起始CO中碳原子的百分率)呈现如图2的变化趋势。解释投料比大于1.0之后二甲醚产率和甲醇产率变化的原因__________。 Ⅱ.方法2：先用加合成甲醇，涉及以下主要反应： 反应i.甲醇的合成：反应ii.逆水汽变换： 再由甲醇脱水合成二甲醚。 在不同压强下，按照投料合成甲醇，实验测定的平衡转化率和的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。 (5)下列说法正确的是__________。 A.图甲纵坐标表示的平衡产率 B. C.为了同时提高的平衡转化率和的平衡产率，应选择低温、高压的反应条件 D.一定温度、压强下，寻找活性更高的催化剂，是提高的平衡转化率的主要研究方向 E.图乙中三条曲线趋于相等的原因，是因为达到一定温度后，以反应ii为主 27．答案：(1) (2)< (3)<；低温； (4)当投料比大于1时，随着增大，反应①被促进，而反应③被抑制，增大，最终抑制反应②，因此甲醇的产率继续增大而二甲醚的产率减小 (5)ACE 解析：（1）在该条件下，若反应ⅰ的起始浓度分别为：，，8min后达到平衡，CO的转化率为50%，则8min内的平均反应速率为：； （2）在t℃时，此时反应ⅱ有：，平衡逆向移动，所以此时刻； （3）①催化反应室的总反应是由反应式ⅰ×2+ⅱ+ⅲ而得，故该总反应的，该反应是放热反应，由方程式可知是熵减反应可自发，故该反应在低温条件下自发； ②若升温，其CO的平衡转化率会降低，该总反应是气体系数减小的反应，若降压，平衡逆向移动，则CO的平衡转化率会减小，压强时CO的平衡转化率的变化趋势图为：； （4）结合图象，根据平衡移动原理分析：当投料比大于1时，随着增大，增大，反应①被促进，反应①中CO转化率增大，甲醇的产率增大；另一方面，随着增大，反应③被抑制，增大，进而抑制了反应②，因此甲醇的产率继续增大而二甲醚的产率减小； （5）A.由于合成甲醇的正反应是放热反应，因此低温阶段，随温度升高，平衡逆向移动，的平衡转化率降低，的平衡产率降低，而逆水汽变换反应的正反应为吸热反应，温度升高到一定程度时主要发生逆水汽变换反应，则温度升高，的平衡转化率升高，即图甲纵坐标表示的平衡产率，图乙纵坐标表示的平衡转化率，故A正确； B.合成甲醇的反应为气体分子总数减小的反应，逆水汽变换反应为气体分子总数不变的反应，因此压强增大，的平衡转化率升高，因此，压强的大小顺序为：，故B错误； C.根据A、B分析可知，为了同时提高的平衡转化率和的平衡产率，应选择低温、高压的反应条件，故C正确； D.催化剂对平衡移动无影响，使用催化剂不能提高的平衡转化率，故D错误； E.合成甲醇反应是放热反应，低温阶段以合成甲醇反应为主，逆水汽变换反应是吸热反应，温度升高到一定程度时主要发生逆水汽变换反应，故图乙中三条曲线趋于相等，故E正确； 故选ACE； 28．Ⅰ.一碳化学是指以分子中含一个碳原子的化合物(如CO、、、等)为原料，用化工方法制造产品的化学体系的总称，其主要目的是用较少的碳原料生成较多的燃料，对开发新能源和控制环境污染有重要意义。 已知：① ② ③ (1)若反应③在温度低于700K时能自发进行，该反应的__________。 (2)工业上可利用反应②合成甲醇。在一个恒容密闭容器中，充入和发生反应，测得平衡时的体积分数与温度、压强的关系如图所示。 ①压强__________(填“大于”或“小于”)，下列能说明反应已达平衡状态的有__________(填标号)。 A. B.和的转化率之比保持不变 C.混合气体的密度保持不变 D.混合气体的平均摩尔质量保持不变 ②290℃时的__________(用含的最简式表示)。 Ⅱ.二甲醚()作为一种清洁能源和重要化工原料，其市场需求呈现出快速增长的趋势。甲醇脱水法是生产二甲醚的主要方法之一，反应为：。 (3)该反应的速率方程为，，、为速率常数且只与温度有关。经查阅资料，在一定范围内，上述反应化学平衡常数与热力学温度存在如下关系：。反应达平衡后，仅升高温度，增大的倍数__________(填“>”“<”或“=”)增大的倍数。 (4)反应中甲醇转化率、二甲醚选择性(生成所消耗的与消耗总量的比值)与不同催化剂的关系如表所示，生产时，选择的最佳催化剂是__________。 催化剂 甲醇转化率/% 二甲醚选择性/% 35.1 98.1 52.9 98.7 81.0 98.1 62.1 96.4 (5)选定催化剂后，测得相同时间内甲醇转化率与温度的关系如图所示。经研究产物的典型色谱图发现该过程主要存在的副反应为：。工业上生产二甲醚的温度通常在270~300℃，高于330℃之后，甲醇转化率下降，其原因可能是__________(答一点即可)。 28．答案：(1)-70 (2)小于；AD； (3)< (4) (5)消耗甲醇的反应均为放热反应，温度升高，速率加快但平衡逆向移动(或温度高于之后，催化剂失活，甲醇转化率下降)(答一点即可) 解析：（1）根据盖斯定律，反应①＋反应②得反应③：，，反应③在温度低于700K时能自发进行，根据时反应能自发进行，则，，故答案为：-70； （2）①反应为气体分子数减小的反应，其他条件相同时，增大压强，平衡正向移动，转化率增大，平衡时的体积分数减小，故压强小于。 反应速率，则正、逆反应速率相等，达到平衡状态，A选； 容器内CO和投料比为系数比，反应的消耗量比等于系数比，故CO和的转化率之比为定值，CO和的转化率之比不再变化，不能说明达到平衡状态，B不选； 混合气体的密度为，恒容密闭容器，气体总质量、总体积不变，混合气体的密度始终不变，不能说明反应已达平衡，C不选； 混合气体的平均摩尔质量为，气体总质量不变，但气体的总物质的量随反应进行而改变，所以M会发生改变，当M不变时，说明反应达到平衡，D选； 选AD。 ②时，平衡时氢气体积分数为40%，列三段式： 则，解得，一氧化碳、氢气、甲醇的物质的量分别为、、，总物质的量为，时的，故答案为：； （3）化学平衡常数与热力学温度存在关系：，反应达平衡后，仅升高温度，减小，平衡逆移，说明逆反应速率增大更多，增大的倍数小于增大的倍数，故答案为：<； （4）催化剂为时甲醇的转化率最高且二甲醚的选择性相对较高，该反应选择的最佳催化剂为，故答案为：； （5）原因可能有一：工业上生产二甲醚的主反应和主要副反应均为放热反应，温度升高，速率加快但平衡逆向移动，相同时间内所测甲醇转化率下降； 原因可能有二：催化剂在适宜的温度下活性最好，高于330℃之后，催化剂失活，相同时间内所测甲醇转化率下降。 二、实验题 29．的热分解与催化的重整结合，可生产高纯度合成气，实现碳资源的二次利用。主要反应如下： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： 回答下列问题： （1）位于元素周期表中_______区；基态的价电子排布式为_______。 （2）水分子的模型与其空间结构模型不同，原因是_______。 （3）的晶胞如图1所示（晶胞参数），该物质的化学式为_______。 （4）恒压条件下，重整反应可以促进分解，原因是_______。 （5）在温度分别为和下，的平衡转化率与压强的关系如图2所示，反应温度最高的是_______（填“”“”或“”），原因是_______。 （6）一定温度、下，向体系中加入和，假设此条件下其他副反应可忽略，恒压反应至平衡时，体系中转化率为80%，转化率为60%，物质的量为，反应Ⅲ的平衡常数_______（保留小数点后一位），此时原位利用率为_______。 已知：原位利用率 29．答案：（1）s； （2）O原子中有2个孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用导致键角减小 （3） （4）重整反应消耗，促进的分解反应正向进行 （5）；反应Ⅱ是吸热反应，压强一定时，温度越高，平衡转化率越大 （6）1.2；70% 解析：（1）Ca是20号元素，核外电子排布式为，位于s区；Ni是28号元素，基态Ni原子的电子排布式为是Ni失去2个4s电子得到的，故基态的价电子排布式为。 （2）的中心O原子价层电子对数，有2个孤电子对，则水分子的VSEPR模型为四面体形，实际空间构型为V形，孤电子对对成键电子对的排斥作用导致键角减小，使得VSEPR模型与空间结构模型不一样。 （3）Ni原子位于棱上、面上、体内，晶胞中Ni原子数目为，P原子位于顶点、体内，晶胞中P原子数目为，故该物质中Ni和P的数目比为2:1，其化学式为。 （4）发生重整反应，会消耗，降低浓度，促进的分解反应正向进行。 （5）反应Ⅱ是吸热反应，其他条件一定时，温度升高，平衡正向移动，平衡转化率增大，由图2可知，相同压强下，对应的平衡转化率最高，故温度最高。 （6）平衡转化率为80%，则反应Ⅰ生成的平衡转化率为60%，则反应Ⅱ中转化。列关系式： 平衡时CO的物质的量为1.3 mol，则反应Ⅲ生成0.1 mol CO，列关系式： 反应Ⅲ为气体分子数不变的反应，可用物质的量代替分压计算平衡常数，故反应Ⅲ的，原位利用率。 30．钪是一种重要的战略物资。赤泥是氧化铝工业生产中产生的废渣，赤泥经脱碱处理后主要成分是（还含有、CaO及）。已知：随着液体浓度的增加，液体的黏度也会增大，使液体的流动性减弱。 回答下列问题： （1）利用草酸（）从赤泥中浸出钪主要发生的反应如下： Ⅰ._______ Ⅱ. Ⅲ. ①写出基态Sc原子的结构示意图：_______。 ②补全第Ⅰ步反应的离子方程式。 ③取适量草酸固体加入锥形瓶中，加入超纯水，置于恒温水浴振荡器中，待草酸溶解完全后按设定的液固（水/赤泥）体积质量比加入赤泥，在设定温度下反应一定时间，结束后过滤得滤渣和滤液，测定滤液中的钪的浓度，计算钪浸出率。 赤泥/g 反应时间/min 温度/℃ 液固体积质量比 草酸/g 实验1 1 120 90 14：1 实验2 1 120 90 4.5 实验1：草酸用量与钪浸出率的关系如图甲。当草酸用量大于4.5 g时，钪的浸出率先降低后趋于稳定，降低的可能原因是________。 实验2：液固体积质量比与钪浸出率的关系如图乙。较大的液固体积质量比能提高钪的浸出率，可能的原因是________。 （2）在除去等离子后的浸出液中，加入草酸以沉钪，经过滤、洗涤后得。①已知。“沉钪”时，可发生反应：，此反应的平衡常数K=_____。 ②草酸钪晶体[]在空气中加热，×100%随温度的变化情况如图丙所示。整个反应过程中氧化剂与还原剂物质的量之比为______[已知的摩尔质量为]。 30．答案：（1）①；②；③随着溶液中草酸浓度增大，浸出液中部分钪离子与草酸结合成草酸钪沉淀，导致钪的浸出率下降 较大的液固体积质量比降低了混合液黏度，固体颗粒在液体中可以充分悬浮扩散，有利于液体和固体颗粒之间充分反应 （2）①3.125；②3：2 解析：（1）①Sc的原子序数为21，是第四周期第ⅢB族元素，核外电子排布式是，原子结构示意图为。②第Ⅱ步反应的反应物为，说明第Ⅰ步反应中与反应生成了：。③由题干中的第Ⅲ步反应方程式可推断：随着溶液中草酸浓度增大，浸出液中部分钪离子与草酸结合成草酸钪沉淀，导致钪的浸出率下降。由已知“随着液体浓度的增加，液体的黏度也会增大，使液体的流动性减弱”可推测：较大的液固体积质量比可以降低混合液黏度，赤泥固体颗粒在液体中可以充分悬浮扩散，有利于液体和固体颗粒之间充分反应。 （2）①已知：a.，b.，c.，反应又3a+3b-c得到，则此反应的平衡常数。②设有1 mol（即462 g）在空气中加热，加热过程中剩余固体中Sc元素的质量不会发生变化，最终的固体为Sc的氧化物，质量=462 g×29.8%≈138 g，其中Sc的质量，O的质量≈138 g-90 g=48 g，，氧化物的化学式中原子的个数之比等于物质的量之比，则最终剩余固体是，故加热过程中发生了反应：，氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：2。 学科网（北京）股份有限公司 $ 化学反应原理综合大题专项训练 考点一 计算反应热的方法 (1)根据物质能量的变化计算 ①ΔH＝E(生成物的总能量)－E(反应物的总能量) ②从活化能角度分析计算 ΔH＝Ea(正反应的活化能)－Ea(逆反应的活化能) (2)根据键能数据计算 ΔH＝E(反应物的键能总和)－E(生成物的键能总和) (3)根据盖斯定律计算 ①思维模型 ②反应热计算技巧 同边加号异边负，焓的变化跟系数。 考点二 化学反应速率的计算 (1)整合图表数据信息，依据公式计算 对于反应mA(g)＋nB(g)===cC(g)＋dD(g) ①计算公式：v＝＝。 ②同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。不同物质表示的反应速率，存在如下关系：v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶c∶d。 (2)分析陌生单位，构建新公式计算 2．影响化学反应速率的因素 (1)基元反应 反应历程 ①大多数的化学反应不能一步完成， 在微观上是分几 步 完 成 的， 每 一 步 反 应 称 为 基 元 反应， 基元反应构成的反应序列称为反应历程(又称反应机理)。 ②同一反应， 在不同条件下， 反应历程也可能不同， 对于由多个基元反应组成的化学反应， 其反应的快慢由最慢的一步基元反应决定。 (2)催化剂对化学反应速率的影响 (3)浓度、温度、压强等对化学反应速率的影响 考点三 化学平衡计算 1．转化率、产率的计算公式 反应物的转化率＝×100% 生成物的产率＝×100% 2．分压与压强平衡常数 对于可逆反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在一定温度下达到化学平衡时，若用p(A)、p(B)、p(C)、p(D)分别表示A、B、C、D各气体的分压，用Kp表示压强平衡常数，则有 (1)p(C)＝平衡时的总压×物质C的物质的量分数。 (2)Kp＝。 3．相关反应平衡常数的相互计算 (1)同一可逆反应中，K正·K逆＝1。 (2)同一化学方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小n倍，则新平衡常数K′与原平衡常数K间的关系是K′＝Kn或K′＝。 (3)几个可逆反应的化学方程式相加得总化学方程式，则总化学反应的平衡常数等于各分步反应平衡常数之积。 例1　在恒温条件下，向盛有食盐的2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO2、0.2 mol NO和0.1 mol Cl2，发生两个反应： ①2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋NOCl(g)　ΔH1<0　平衡常数K1 ②2NO(g)＋Cl2(g)2NOCl(g)　ΔH2<0　平衡常数K2 则4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数K3＝________(用K1、K2表示)。 答案　 4．速率常数与平衡常数的关系 对于基元反应：aA(g)＋bB(g)dD(g)＋eE(g) (1)速率方程式 v正＝k正·ca(A)·cb(B)；v逆＝k逆·cd(D)·ce(E)。 (2)速率常数(k)是一个与温度有关，而与浓度、压强无关的量。 (3)基元反应的平衡常数K＝。 5．多平衡体系中有关平衡常数的计算技巧 (1)有关多平衡体系平衡常数的计算，如何确定多个反应相关联物质在平衡时量的多少是解题的关键点。若用常规的三段式计算，对反应过程分析要求高，容易出错。但无论多少个反应，反应进行的程度如何，反应前后的原子总数是不变的，因而解答这类问题可用原子守恒法，可规避对反应过程的分析。 (2)原子守恒法解题基本思路 考点四 化学平衡移动及图像分析 1．定量判断化学平衡移动的方向 aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g) K＝ 平衡时浓度 Q＝ 某时刻浓度 K 2.化学反应速率、化学平衡图像分析思路 3．平衡移动类文字说理题答题模板 叙特点(反应特点或容器特点)→变条件→定方向→得结论(或结果) (1)温度：该反应正向为×××(放热或吸热)反应，其他条件不变，升高(或降低)温度，平衡×××(正向或逆向)移动，因此×××(得结论)。 (2)压强：反应的正反应是气体分子数减小(或增大)的反应，当温度一定时，增大压强，平衡正向(或逆向)移动，因此×××(得结论)。 4．工业生产图像中转化率、产率变化文字说理题答题要领 典例训练 基础巩固 1．工业合成氨反应是在催化剂表面上进行的，其反应历程如下（*表示吸附态）： 化学吸附：； 表面反应：；；； 脱附： 其中，的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。 回答下列问题： （1）①催化剂的选择是合成氨的核心技术之一，使用催化剂1或催化剂2合成氨，产氨速率与温度的关系如图。 根据由图判断，活化能_____________（填“>”“=”或“<”） ②分析说明原料气中过量的理由________________________。 （2）反应达到平衡时，正、逆反应的速率方程分别为：，，为速率常数，已知，据此计算_____________。 （3）合成氨中所使用的原料氢气可将二氧化碳转化为高附加值化学品，在催化剂作用下主要发生以下反应。甲醇的选择性。 Ⅰ. Ⅱ. ①在恒容容器中温度升高甲醇的选择性_____________（填“增大”“减小”或“不变”）。 ②恒温恒容条件下，原料气以物质的量1:3投料在初始压强为a MPa下进行反应。达到平衡时的选择性为80%，转化率为50%。则该条件下反应Ⅱ的压强平衡常数_____________。［对于气相反应，用组分B的平衡代替，记作。，p为平衡总压，为平衡系统中B的物质的量分数］ （4）研究表明，对催化加氢也有一定催化效果，取干燥在Ar气条件下加热，热重分析显示样品一直处于质量损失状态；X射线衍射分析结果表明随着温度升高，该晶胞边长变长，但铈离子空间排列没有发生变化。 加热后，当失重率（损失的质量/总质量）为2.01%时，每个晶胞拥有的的个数为_____________。 2．为了实现“碳达峰”和“碳中和”的目标，将转化成可利用的化学能源的“负碳”技术是世界各国关注的焦点。回答下列问题： 方法Ⅰ：催化加氢制甲醇。 以为原料合成涉及的反应如下： 反应ⅰ： 反应ⅱ： 反应ⅲ： （1）计算反应ⅲ的_________。 （2）一定温度和催化剂条件下，在密闭恒容容器中按照投料比发生反应（不参与反应），平衡时的转化率，和CO的选择性［如的选择性］随温度的变化曲线如图所示。 ①图中曲线a表示物质_______的变化（填“”“”或“CO”）。 ②上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有_______（填序号）。 A.升高温度，反应ⅰ平衡逆向移动，所以正反应速率减小 B.向容器中再通入少量的平衡转化率下降 C.移去部分，反应ⅲ平衡一定不移动 D.选择合适的催化剂能提高的选择性 ③保持温度不变，在恒容反应器中，初始总压为，只发生反应i和ⅱ，达到平衡时的转化率为的选择性为，则的转化率为_______，反应ⅱ的压强平衡常数_______（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。 方法Ⅱ：催化加氢制甲酸。 （3）科研工作者通过开发新型催化剂，利用太阳能电池将工业排放的转化为HCOOH，实现碳中和的目标。已知。温度为达到平衡时，化学平衡常数。实验测得，，、为速率常数。时，______；若温度为达到平衡时，，则_____（填“>”“<”或“＝”）。 3．甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题： （1）已知下列反应的热化学方程式： ① ② 反应③的________，平衡常数________（用表示）。 （2）电喷雾电离等方法得到的（等）与反应可得。与反应能高选择性地生成甲醇。分别在300 K和310 K下（其他反应条件相同）进行反应，结果如下图所示。 图中300 K的曲线是________（填“a”或“b”）。时的转化率为________（列出算式）。 （3）分别与反应，体系的能量随反应进程的变化如下图所示（两者历程相似，图中以示例）。 （ⅰ）步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是________（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。 （ⅱ）直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则与反应的能量变化应为图中曲线________（填“c”或“d”）。 （ⅲ）与反应，氘代甲醇的产量DOD________（填“>”“<”或“=”）。若与反应，生成的氘代甲醇有________种。 4．炼铁高炉尾气中可发生反应。已知： ①； ②。 回答下列问题： （1）计算________。 （2）反应①、②的平衡常数分别用表示，则反应的平衡常数________（用表示）。高炉尾气处理常使用催化剂，下列说法正确的是________（填字母，下同）。 A.使用催化剂可以降低活化能 B.使用催化剂可以增大反应的平衡常数 C.使用催化剂可以增大平衡时的反应物转化率 D.使用催化剂可以增大活化分子百分数 （3）对于反应，下列条件可以加快反应速率，并能提高CO转化率的是________。 A.升高温度 B.缩小容器体积 C.再向容器中充入 D.恒容条件下，充入稀有气体 （4）在723 K时，将和通入抽空的2 L恒容密闭容器中，发生如下反应：，经过5 min达到平衡，的物质的量分数为。 ①的平衡转化率等于______。 ②______。 ③反应的平衡常数______（保留两位有效数字）。 5．先进的甲醇低压羰基合成乙酸工艺的普及推广，导致我国乙酸产能过剩。使用特定催化剂进行乙酸直接加氢制备乙醇，反应原理如下： 主反应： 副反应： 请回答下列问题。 （1）一定温度下，将不同量的原料通入恒压密闭容器中，副反应热效应小，可忽略。则该温度下主反应的_______。 实验编号 反应物投入量 平衡时，热量变化 Ⅰ 0.5mol 1mol 0 0 放热xkJ Ⅱ 0 0 1mol 1mol 吸热ykJ （2）下，恒压密闭容器中充入一定量和，下列条件能判断反应达到平衡状态的是_______（填字母序号）。 A.混合气体的密度保持不变 B.的体积分数不变 C. D.反应体系的热效应为0 （3）在时，2 MPa下，平衡时S（乙醇）和S（乙酸乙酯）随温度的变化；250℃下，平衡时S（乙酸乙酯）和S（乙酸乙酯）随压强的变化如图所示。已知：S（乙醇）=。 ①下，乙醇选择性随压强变化的曲线是____________。 ②曲线b变化的原因是____________。 ③时，在催化剂作用下和反应一段时间后，乙醇的选择性位于m点，不改变反应时间和温度，一定能提高乙醇选择性的措施是________（填一条）。 （4）一定温度和压强下，向初始体积为1L的密闭容器中通入和，同时发生主反应和副反应，测得平衡时，体积减小，则平衡时，________，主反应的平衡常数________。 6．按要求回答下列问题。 （1）燃煤脱硫技术是减少CO和排放的常用方法之一。燃煤脱硫时常发生如下两个反应： ①； ②。 某温度下，在一体积恒定的密闭容器中若只发生反应①，下列不能说明该反应达到平衡状态的是_________（填字母，下同）。 A.容器内气体总压强不再变化 B.单位时间内生成1mol的同时消耗1molCO C.混合气体的密度不再变化 D.混合气体的平均摩尔质量不再变化 （2）反应在绝热恒容密闭容器中进行，当达到平衡时，下列说法正确的是_______。 A.气体的密度不再变化 B.气体的压强不再变化 C.体系的温度不再变化 D.气体的平均摩尔质量不再变化 E.单位时间内断裂O—H键与形成的H—H键数目之比为2:1 （3）可转化成有机物实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中充入1mol和3mol，一定条件下发生反应：，测得和的浓度随时间变化如图所示。能说明上述反应达到平衡状态的是_________。 A. B.反应中与的物质的量浓度相等时（即图中3min时对应的点） C.容器内压强不再发生变化 D.单位时间内每消耗3mol，同时生成1mol E.的体积分数在混合气体中保持不变 F.混合气体的密度不再发生变化 7．研究的综合利用具有重要的意义。 Ⅰ.催化重整制氢气 一种与催化重整制取的过程如图1所示。在反应管中加入和催化剂，先通入，待步骤Ⅰ完成后，再将以一定流速通入，并控制温度为，进行步骤Ⅱ。 (1)写出步骤Ⅱ中发生主要反应的化学方程式：___________。 (2)步骤Ⅱ中还存在少量副反应：，测得出口处和的流量随时间变化如图2所示。 ①时出口处气体流量略高于的原因是___________。 ②反应进行后，反应管中仍残留较多，但流量迅速降低，流量升高，可能的原因是___________。 Ⅱ.用于烟气脱硝 (3)烟气脱硝相关反应如下： 反应Ⅰ 反应Ⅱ 反应Ⅲ ①反应Ⅲ的___________。 ②反应Ⅰ和反应II的平衡常数分别为、，则相同温度下反应Ⅲ的K=___________(用、表示)。 (4)模拟烟气脱硝：一定条件下，将、和按匀速通过催化脱硝反应器，测得去除率和转化率随反应温度的变化如图3所示。 ①当温度低于时，的去除率随温度升高而升高，可能原因是___________。 ②当温度高于时，的去除率随温度升高而降低，可能原因是___________。 8．氯气是一种重要的基础化工原料，广泛应用于含氯化工产品的生产。硫酰氯及1，4-二（氯甲基）苯等可通过氯化反应制备。 （1）硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂，工业上制备原理如下： ①若正反应的活化能为，则逆反应的活化能___________（用含的代数式表示）。 ②恒容密闭容器中按不同进料比充入和，测定温度下体系达平衡时的（为体系初始压强，，p为体系平衡压强），结果如图1。 图1中温度由高到低的顺序为___________，判断依据为_________________________________。 M点的转化率为___________，温度下用分压表示的平衡常数___________。 ③图2曲线中能准确表示温度下随进料比变化的是___________（填序号）。 （2）1，4-二（氯甲基）苯（D）是有机合成中的重要中间体，可由对二甲苯（X）的氯化反应合成。对二甲苯浅度氯化时反应过程为 以上各反应的速率方程均可表示为，其中分别为各反应中对应反应物的浓度，k为速率常数（分别对应反应①~⑤）。 某温度下，反应器中加入一定量的X，保持体系中氯气浓度恒定（反应体系体积变化忽略不计），测定不同时刻相关物质的浓度。 已知该温度下，。 ①30 min时，，且30~60 min内，反应进行到60 min时，___________。 ②60 min时，，若0~60 min产物T的含量可忽略不计，则此时___________；60 min后，随T的含量增加，___________（填“增大”“减小”或“不变”）。 9．氮氧化物（）是常见的大气污染物，能引起雾霾、光化学烟雾、酸雨等环境问题。因此，研究氮氧化物（）的无害化处理对治理大气污染、建设生态文明具有重要意义。请回答下列问题。 （1）是一种强大的温室气体，可用CO（g）在Co*的催化作用下还原（g）以除去污染，反应的化学方程式为，其反应历程和能量变化如图甲所示（逸出后物质认为状态未发生变化，在图中略去）。 该反应分两步进行。 第一步：。 第二步：____________（填写第二步反应的热化学方程式）。 （2）汽车尾气中的NO可以和CO在催化转换器中发生反应，以减少尾气污染。某温度时，向2 L恒容密闭体系中通入2 mol CO和1 mol NO气体，发生反应，下列能说明反应达到平衡状态的是_____（填字母序号）。 a. b.体系中混合气体密度不再改变 c.CO与NO转化率的比值不再改变 d.该温度下，的值不再改变 （3）某研究小组探究温度和催化剂对CO、NO转化率的影响。将CO和NO按物质的量之比1：1以一定的流速分别通过两种催化剂（Cat-1和Cat-2）进行反应，相同时间内测量逸出气体中NO的含量，从而确定尾气脱氮率（即NO的转化率），结果如图乙所示。 ①250 ℃脱氮率较好的催化剂是____________（填“Cat-1”或“Cat-2”）。 ②催化剂在Cat-2条件下，450 ℃后，脱氮率随温度升高而下降的原因是_____________。 （4）用也可还原NO气体，其反应为。为研究和NO的起始投料比对NO平衡转化率的影响，分别在不同温度下，向三个体积均为a L的刚性密闭容器中加入一定量和NO发生反应，实验结果如图丙所示。 ①反应温度从低到高的关系为_____________；判断理由是________________。 ②温度下，充入、NO分别为3 mol、3 mol，容器内的压强为w Pa，反应进行到6 min时达平衡，0~6 min内的平均反应速率为_____________，该反应的平衡常数_____________（写出计算表达式）。 能力提升 10．乙烯的产量是衡量一个国家的石油化工发展水平，研究工业制取乙烯有重要的意义。 （1）工业上用氧化制是化工工业的一个新课题，相关主要化学反应有： Ⅰ. Ⅱ. 向一密闭容器中通入和3mol，乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性（）与温度和压强的关系如下图所示。 ①代表不同_________（填“温度”或“压强”）。 ②M、P两点正反应速率较大的是_________（填“M”或“P”）点，理由是________________________________。 ③在和条件下，达到平衡时容器的体积为1L，平衡时的物质的量分数为_________反应Ⅰ的平衡常数是_________。 （2）工业生产中常用高选择性的YS-8810银催化剂催化乙烯氧化生产环氧乙烷，其反应机理如下： ⅰ.慢 ⅱ.快 ⅲ.快 ①增大的浓度_________（填“不能”或“能”）显著提高的生成速率。 ②一定条件下，对于反应：。起始状态Ⅰ中有Ag、和，经下列过程达到各平衡状态： 已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，下列叙述正确的是_________（填字母）。 A.从Ⅰ到Ⅱ的过程 B.压强： C.平衡常数： D.若体积，则 E.逆反应速率： 11．尿素是一种重要的氮肥，也是一种化工原料。合成尿素能回收利用二氧化碳，实现“碳的固定”。回答下列问题： (1)尿素(Ur)的结构简式为，尿素有X、Y两种同分异构体，X能发生银镜反应，Y属于铵盐，则X、Y的结构简式分别为__________。 (2)合成尿素分如图所示的两步进行： 反应的反应热为__________。 (3)某课题组使用氢氧化铟纳米晶电催化剂直接由和高选择性地合成。 ①上述和的转化中，被还原的物质是__________(填化学式)。 ②上述转化中，控速步骤是__________(填标号)。 A. B. C. D. (4)在恒温恒容密闭容器中投入和合成尿素，原理是。下列表明该反应达到平衡状态的是___________(填标号)。 A.气体密度不随时间变化 B.体积分数不随时间变化 C.气体总压强不随时间变化 D.的转化率之比不随时间变化 (5)在恒容密闭容器中发生反应：测得的平衡转化率与起始投料比[，η分别为1：1、2：1、3：1]、温度关系如图所示。①在相同投料比下，升高温度，的平衡转化率降低的主要原因是__________。 ②曲线a代表的投料比为__________。 ③若下，从反应开始至达到M点历时5min，测得M点对应的总压强为140kPa，则0~5min内，分压的平均变化率为__________。 12．雌黄()和雄黄()都是自然界中常见的砷化合物，早期曾用作绘画颔料，因都有抗病毒疗效而入药。 (1)砷元素有+2、+3两种常见价态。一定条件下，雌黄和雄黄的转化关系如图所示。 步骤Ⅰ中，氧化剂是_______。 (2)步骤Ⅲ中产物亚砷酸()可用于治疗白血病，其在溶液中存在多种微粒形态，25℃时各种微粒的物质的量分数与溶液的pH关系如图所示。 ①写出亚砷酸()第一步电离的电离方程式_______。 ②人体血液的pH为7.35~7.45，用药后人体所含砷元素的主要微粒是_______。 ③的约为_______。 ④将KOH溶液滴入溶液中，当pH调至11时发生反应的离子方程式是_______。 ⑤下列说法中，错误的是_______。 A.当时，溶液呈碱性 B.pH=12时，溶液中 C.pH=14时， (3)工业含砷(Ⅲ)废水常用铁盐处理后排放。其原理是：铁盐混凝剂在溶液中产生胶粒，其表面带有正电荷，可吸附含砷化合物。测得不同pH条件下铁盐对含砷(Ⅲ)化合物的去除率，如图所示。 pH值为5~9时，随溶液pH增大，铁盐混凝剂对含砷(Ⅲ)化合物的吸附效果将_______(填“增强”、“减弱”或“无影响”)，可能的原因是_______。 13．我国将力争于2030年前做到“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”，制是热点研究之一，中科院大连化物所研究团队直接利用与合成甲醇，主要涉及以下反应： ① ② ③ (1)__________。 (2)反应的平衡常数随温度变化曲线如图所示。 ①根据图像信息，表示反应①的关系的曲线为__________（填“l”或“m”）。 ②有同学认为在以后反应②在该体系中可以忽略，其依据是__________。 (3)恒压条件下，向容器中充入。温度升高至后，的平衡转化率随温度变化曲线如图中曲线n所示。 ①只发生反应①和③，在达到平衡时，体系中的物质的量为，则此时的转化率为__________，此时反应①的平衡常数（K）值为__________（列出表达式即可）。 ②以后的平衡转化率随温度变化的可能原因是__________。 ③为提高甲醇的平衡产率，可采取的措施有__________（至少答两条）。 (4)恒压条件下将和按体积比1:3混合，在不同催化剂作用下发生反应。在相同时间段内的选择性和产率随温度的变化如图所示，其中的。则合成甲醇的适宜条件是_______（填序号）。 A. B. C.催化剂N D.催化剂M 14．某科考队探究对海洋生态的影响。 (1)根据下图数据计算自偶电离的______。 (2)气体溶于水，存在如下平衡：，。 ①使用压强传感器采集数据，测定不同温度下恒容密闭容器中气体在等量水中的溶解速率，测得气体压强随时间的变化曲线如图所示。 前5分钟内在条件下的溶解速率为______；若将温度升高至，测得溶解速率反倒降低，原因可能是___________。 ②条件下，装置中达到溶解平衡时。下列说法正确的是______。 A.条件下装置中达到溶解平衡时，大于 B.打开密闭容器瓶塞，可使气体溶解平衡正向移动 C.若水溶液的稳定不变，说明已达到气体溶解平衡 D.当溶液中气体溶解与析出速率相等时，碳酸溶液达到该条件下饱和状态 ③常温下，若过度排放导致空气中增大，那么海水中的浓度会______（填“增大”“减小”或“不变”）。 (3)科考队通过海水取样测定和计算机数据模拟，绘制常温下海水中、、、浓度对数随变化的关系如图所示。 ①与的关系曲线为曲线______（填编号）。 ②______。 ③已知某海域珊瑚礁（主要成分是）周边海水的为8.1，常温下。计算该海域海水中开始形成时的浓度________（写出计算过程）。 综合训练 15．我国可燃冰(主要成分为甲烷)储量巨大，可燃冰的资源化利用备受关注。试回答下列问题： 【甲烷水蒸气重整制氢】 (1)下列措施中可能提高平衡产率的是___________。 A.选择合适的催化剂 B.移除部分 C.向体系中投入少量 D.恒温恒压下通入气体 【基活性炭催化重整】 基活性炭催化重整不仅同时消耗两种温室气体，还能获得合成气(与)，重整反应为Ⅰ. (2)一定温度下，由稳定单质(其标准摩尔生成焓视为0)生成1mol化合物的变称为该化合物的标准摩尔生成焓()。表中为几种物质在298K时的标准摩尔生成焓。 物质 -393.5 -110.5 0 -74.8 则该反应Ⅰ的__________。 (3)一定温度下，向密闭容器中加入和，在发生上述反应的同时，还伴随着副反应Ⅱ：。测得的平衡转化率［］与温度(K)压强(MPa)的关系如图所示。 ①图中m表示的是__________(填“温度”或“压强”) ②图中A点在对应和条件下，用表示的化学反应速率__________(填“>”“<”或“=”)。 ③测得B点条件下，容器内CO为1mol，则B点对应条件下反应Ⅰ的__________(列出计算式即可，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量的分数)。 (4)以Co作催化剂，利用合成气制备烃类物质的反应机制如下： 根据图示，利用该反应机制合成乙烯的化学方程式为__________。下列说法正确的是__________(填序号)。 a.反应物吸附过程只断裂极性键 b.C-C偶联过程中只形成非极性键 c.整个反应过程中无极性键生成 【甲烷和丙烷催化制氢】 还可以用甲烷和丙烷制备，同时生成苯和二甲苯，反应如下： (两个反应可视为同级数的平行反应) (5)对于同级数的平行反应有，其中v、k分别为反应速率和反应速率常数，为反应活化能，、为定值，R为常数，T为温度，同一温度下是定值。已知，若要提高苯的产率，可采取的措施有__________。 16．低碳烯烃，尤其是乙烯、丙烯和丁烯等，是现代化学工业中极为重要的基础原料。工业上可由CO和合成低碳烯烃。回答下列问题： （1）中科院兰州化学物理研究所用催化与合成低碳烯烃反应，反应过程如图甲。 催化剂中添加助剂Na、K、Cu（也起催化作用）可改变反应的选择性。 ①在RWGS条件下转化为CO的方程式为_____。 ②加入助剂Na、K、Cu能提高单位时间内乙烯产量的原因是______。 （2）已知：在指定温度和热力学标准态下，由最稳定的单质生成单位物质的量的某纯物质的焓变称为该物质的标准摩尔生成焓。相关数据如表。 物质 标准摩尔生成焓 0 0 12.5 -17.3 的逆反应的活化能（逆）=，则正反应的活化能（正）=_____。 （3）乙烯发生三聚的同时，也往往伴随着二聚、四聚等反应。某科研团队通过计算机模拟，探究乙烯在某催化剂作用下发生二聚、三聚及四聚的反应过程。如图乙所示，“TS”表示过渡态，“*”表示吸附在催化剂表面的物种。 从活化能的角度看，该催化剂作用下乙烯以_______（填“二聚”“三聚”或“四聚”）反应为主，理由是_____。 （4）温度、压强对乙烯三聚反应的催化活性及选择性的影响如图丙所示。已知实验过程以环己烷为溶剂，通入一定量乙烯反应30 min，催化活性=，选择性=×100%。 ①下列条件中，该催化剂作用下的乙烯三聚反应的最佳反应条件是_________（填序号）。 A.90 ℃、2 MPa B.110 ℃、2 MPa C.90 ℃、5 MPa D.110 ℃、5 MPa ②该催化剂的催化活性随温度升高先增大后减小，而随压强增大而递增的原因可能是________。 17．一碳化学是研究以分子中只含有1个碳原子的反应物为原料，生产其他化工原料和产品的化学。 回答下列问题： （1）合成气态有机物 将一定比例的、混合气体以不同流速通过装有催化剂的反应管，反应机理和的选择性、转化率与气体流速的关系分别如图甲、乙所示： ①首先在Ni载体表面活化生成H*，载体表面的*OH将吸附活化为，然后活化的与H*结合脱水生成活化的HCOO*，用化学语言描述第3、4步的反应过程：_____________（吸附在催化剂表面的物质用“*”标注）。 ②制取时，同时发生反应，气体流速分别为和时，相同时间内生成的质量，前者_____（填“>”“=”或“<”）后者。 （2）合成液态有机物 在2 MPa、起始投料时，一碳催化合成的热化学方程式如下： 反应Ⅰ. 反应Ⅱ. 反应Ⅲ. 的平衡转化率及和的平衡体积分数随温度变化如图丙所示。 ①________。 ②453~533 K范围内，升高温度平衡转化率降低的原因是_________。 ③为提高单位时间内产率，研发的催化剂需具备的特点是________。 （3）合成淀粉 2021年我国科学家以为原料人工合成淀粉，其效率约为传统农业生产淀粉的8.5倍，其部分合成路线如下： 设反应转化率为100%，每合成1 mol淀粉，反应①转移电子的数目约为_______。 （4）电解合成 在一定条件下，利用含离子交换膜的双液电解装置，在两极分别电解和KOH溶液，相同条件下，通过电解池的电量恒定，电解得到的部分还原产物的法拉第效率（FE）随电解电压的变化如图丁所示： 已知FE（X）=×100%，选择性S（X）=×100%，电解时，当电解电压为时，生成和HCOOH的选择性之比为_________。 18．氢能是应用前景广阔的新能源。 Ⅰ.制氢 肼硼烷是的衍生物，其中基团取代了基团，其含氢量高达15.4 wt%，具有作为高性能储氢材料的巨大潜力。 （1）在理想情况下，1 mol肼硼烷与水反应可以释放，涉及两步反应：_______、，请写出第一步反应的化学方程式。 （2）在323 K下研究了在不同金属摩尔比（分别为0、0.05、0.1、0.15、0.2、0.25 mmol）条件下的催化活性，如图甲所示（TOF表示单位时间内每个活性中心上转化的反应物分子数）。当含量为______时，催化剂的活性最高。随着含量增大，催化剂活性变低的可能的原因是______。 Ⅱ.储氢 储氢合金利用金属或合金与氢形成氢化物而把氢储存起来。Ni-La合金的晶胞结构及储氢后的晶胞结构分别如图乙、丙所示。 （3）写出Ni-La合金在一定条件下吸收氢气形成氢化物的化学方程式：_______。 Ⅲ.加氢获得甲醇是氢气的重要应用。1个分子和3个分子在催化剂表面合成甲醇的反应历程如图丁所示（*表示吸附在催化剂表面的物种）。 （4）已知，依据图丁计算反应的焓变，写出热化学方程式：________（焓变保留4位有效数字）。 （5）已知体系中还存在副反应：。在相同时间、相同温度、不同催化剂下测得转化率、甲醇的选择性如图戊所示。相比于Cu/ZnO纳米棒，采用Cu/ZnO纳米片使转化率降低，而甲醇的选择性却提高，可能的原因是_______。 19．捕获并将其转化为高附加值化学品，可有效减少排放并实现资源利用。研究催化加氢合成甲酸是一个重要方向，其过程涉及以下反应： 反应I: 反应Ⅱ: （1）已知： 共价键 键能/（） 750 358 436 463 413 则________。 （2）在一容积固定的密闭容器中进行反应I，实验测得：为速率常数。温度为时，该反应的K=2，温度为时，，则时平衡压强_______（填“>”“<”或“=”）时平衡压强。 （3）向恒容密闭容器中通入1 mol 和2 mol 发生反应I和反应Ⅱ，起始压强为120 kPa，反应时间均为10 min，的转化率及HCOOH选择性（甲酸选择性=×100%）随温度变化的曲线如图1所示。其中，680 K时反应达到平衡。已知：分压=总压×物质的量分数。 ①当温度高于680 K时，随温度升高，反应I与反应Ⅱ的反应速率相比，增加更显著的是反应_________（填“I”或“Ⅱ”），原因是________。 ②680 K时，反应I的分压平衡常数为_______（结果保留2位有效数字）。 （4）利用在Ru（与Fe同族）基催化剂上加氢也可制得甲酸，其部分过程如图2所示。 ①与Ru—H通过配位键形成中间体X，则中间体X的结构式为_________。 ②反应过程中加入NaOH或的目的是_______。 （5）金属锰水热还原产生甲酸是转化的新途径。锰与水反应生成MnO与活性·H，MnO结合活性·H形成中间体Q；吸附到具有催化活性的中间体Q后，被活化再酸化生成甲酸，部分机理如图3所示。 ①总反应方程式为_________。 ②实验中将锰粉、碳酸氢钠和蒸馏水添加到反应器中，反应一段时间后产生甲酸的速率迅速上升的可能原因是_________。 20．不仅是一种温室气体，也是一种来源广泛且廉价易得的碳资源，可通过热化学、电化学等方法再利用。已知干重整反应过程中的能量变化如图1所示。 （1）干重整反应可以合成CO和，该反应的热化学方程式为_______（选用的关系式表示反应热），反应是_______（填“慢反应”或“快反应”）。 （2）恒容绝热条件下仅发生上述反应时，下列情况能说明该反应达到平衡状态的是_______（填标号）。 A.和的转化率相等 B. C.的体积分数保持不变 D.体系的温度不再变化 （3）某研究小组为了评估干重整反应中不同催化剂的性能差异，在常压、催化剂作用下，按投料，不同温度下反应相同时间，测得的转化率（柱形图）和产物（折线图）如图2所示。请分析产物随温度变化的原因（不考虑催化剂失活）______。 （4）在Ni基催化剂表面氢助解离有两种可能路径，图3为不同解离路径的能量变化，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。写出最有可能发生的“氢助解离”路径的决速步反应方程式______。 （5）利用多晶铜高效催化电解制乙烯的原理如图4所示。因电解前后电解液浓度几乎不变，故可实现的连续转化。已知：电流效率。多晶铜电极的电极反应式为____。理论上当生成0.05 mol乙烯（η=75%）时，铂电极产生的气体（η=50%）在标准状况下体积为_____L（不考虑气体的溶解）。 21．甲醇在化学工业，农业生产等领域都有广泛的应用。请回答下列问题。 （1）“氢”风阵阵，甲醇产生氢气的反应为，已知相关物质的标准燃烧热和标准熵数值如下表。 化学式 标准燃烧热 -726.5 -285.8 -283.0 标准熵 136.8 130.7 197.7 ①__________（填“>”或“<”）0。 ②该反应能自发进行的最低温度为__________（保留小数点后1位）K。 （2）常温下，将一定量甲醇放入真空的恒容密闭容器中，发生： ①甲醇达到液气平衡状态时的压强，称为甲醇该温度下的饱和蒸气压（p），p与温度关系如图所示。请分析B点蒸气压大于A点蒸气压的原因：__________。 ②Raoult定律表明，一定温度下，在稀溶液中溶剂的饱和蒸气压等于纯溶剂的饱和蒸气压乘以溶液中溶剂的物质的量分数。如图中甲烧杯盛有甲醇，乙烧杯盛有氢氧化钠的甲醇溶液，常温下，将甲、乙两烧杯置于真空密闭容器中，足够长的时间后，从如图中选择出可能会观察到的现象__________（用字母表示）。 ③实验测定64.5℃时相关物质的饱和蒸气压数值如表所示。 物质 甲醇 水 甲醇水溶液（甲醇物质的量分数为0.4） 饱和蒸气压/kPa 101.3 23.9 甲醇 水 40.52 14.34 已知溶液上方蒸气的总压，，为甲醇蒸气分压，为甲醇和水的蒸气中的物质的量分数。时，甲醇水溶液上方饱和蒸气中，甲醇物质的量分数__________（填“>”“<”或“＝”）0.4，解释采用蒸馏可获得较高浓度甲醇的原因：__________。 （3）工业用甲醇空气氧化法制甲醛，催化剂为铁钼氧化物。 该反应分两步完成： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 为速率方程常数，分压p等于其物质的量分数乘以总压，为氧化态催化剂的物质的量分数；为还原态催化剂的物质的量分数；反应Ⅰ为决速步。下列说法不正确的是__________（填字母序号）。 A. B.用铁钼氧化物来提高反应I的平衡转化率 C. D.若和的分压增大相同倍数，比对总反应速率的影响大 22．丙烯是重要的化工原料，广泛应用于工业、医药、农业等领域。丙烷脱氢制取丙烯是科学家研究的前沿课题。 （1）丙烷直接催化脱氢 脱氢反应： ①相关共价键的键能如表，则____________。 共价键 键能/ 436 413 348 615 ②在总压恒为100 kPa的密闭容器中通入和Ar的混合气体进行丙烷脱氢反应不参与反应）。已知通入气体中的物质的量分数为0.8，温度恒为，平衡物质的量分数为20%，则℃时该反应的平衡常数_________kPa（以平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，保留三位有效数字）。 ③向反应体系中通入一定量的高温水蒸气，发生丙烷直接脱氢反应。 在相同温度，不同压强下，丙烷的平衡转化率随的变化如图1所示。 压强由大到小的顺序为___________。恒压条件下，向反应体系中通入高温水蒸气可提高丙烷的转化率，原因是__________。 （2）氧化丙烷脱氢制丙烯 反应 反应ii： 在2L恒容密闭容器内，1mol丙烷单独投料和丙烷，各1mol一起投料时，丙烷的平衡转化率随温度变化的曲线如图2所示。的速率方程为，分别为正，逆反应速率常数，只与温度有关，x为物质的量分数），温度为900K时，丙烷单独投料，平衡时_______________，（填“>”“<”或“”） （3）氧化丙烷脱氢制丙烯 主反应： 副反应： 已知反应空速是指单位时间内通过单位体积催化剂的原料气体流量。一定条件下，不同空速对丙烷氧化脱氢反应性能的影响如图3所示，较适宜的空速为_______________（填标号）。 A.左右 B.左右 C.左右 空速过小或过大时，丙烯选择性均较低的原因是_______________。 23．1-己烯是重要的化工原料，常用于制造香料、染料及合成树脂等，工业上可由乙烯三聚制得，发生的反应为。回答下列问题： （1）已知：在指定温度和热力学标准态下，由最稳定的单质生成单位物质的量的某纯物质的焓变称为该物质的标准摩尔生成焓。相关数据如表。 物质 标准摩尔生成焓/ 0 0 12.5 -17.3 的逆反应的活化能，则正反应的活化能________。 （2）乙烯发生三聚的同时，也往往伴随着二聚、四聚等反应。某科研团队通过计算机模拟，探究乙烯在某催化剂作用下发生二聚、三聚及四聚的反应过程。如图甲所示，“TS”表示过渡态，“*”表示吸附在催化剂表面的物种。 从活化能的角度看，该催化剂作用下乙烯以___（填“二聚”“三聚”或“四聚”）反应为主，理由是_____。 （3）T ℃和200 kPa时，1 L刚性密闭容器内充入，充分反应达到平衡时的物质的量分别为0.005 mol、0.32 mol和0.0025 mol，此时的转化率为____，乙烯三聚反应的压强平衡常数=______（结果保留整数，是以平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数）。 （4）温度、压强对乙烯三聚反应的催化活性及选择性的影响如图乙所示。已知实验过程以环己烷为溶剂，通入一定量乙烯反应30 min，催化活性=，选择性=。 ①下列条件中，该催化剂作用下的乙烯三聚反应的最佳反应条件是_____（填序号）。 A.90 ℃、2 MPa B.110 ℃、2 MPa C.90 ℃、5 MPa D.110 ℃、5 MPa ②该催化剂的催化活性随温度升高先增大后减小，而随压强增大而递增的原因可能是____。 24．和催化重整制合成气（CO、）有利于实现碳中和，涉及反应如下： I： Ⅱ： Ⅲ： V： 回答下列问题： （1）已知部分化学键的键能如表所示。 化学键 H—O C—H H—H 键能 464 1071 414 436 甲烷和水催化重整制合成气的热化学方程式为________；=__________。 （2）在一定条件下，向容积为2 L的恒容密闭容器中通入1 mol 和1 mol 只发生上述反应Ⅱ，4 min达到平衡时，容器中CO的物质的量分数为0.4，已知反应的速率方程为，其中分别为正、逆反应的速率常数，则0~4 min内，的平均反应速率为________；=__________。 （3）常压下，将等物质的量的和以一定流速通入装有催化剂的反应管中，发生反应I、Ⅱ，实验测得原料气的转化率随温度变化如图甲所示，的平衡转化率与温度及压强的关系如图乙所示。 ①图甲中表示的转化率随温度变化曲线为________（填“m”或“n”）。 ②图甲中温度高于1400 K时，曲线m、n交于一点的原因是________。 ③图乙中由小到大的顺序为________，理由是________。 25．合理利用资源，加强环境保护，实施低碳经济是今后经济生活主流。据此回答下列问题： (1)用合成燃料甲醇是碳减排的新方向。现进行如下实验：某温度下，在体积为0.5L的密闭容器中，充入和，发生反应：。该反应的能量变化如图所示。 ①能判断该反应已达化学平衡状态的标志是____________(填字母)。 a.体积分数保持不变 b.容器中混合气体的质量保持不变 c.混合气体的平均相对分子质量保持不变 d.的生成速率与的生成速率相等 e.容器中浓度与浓度之比为1∶3 ②现测得和的浓度随时间变化如图所示。 从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率___________；此时，的转化率为___________。 (2)在一定的温度和压力条件下，将按一定比例混合的和通过装有催化剂的反应器可得到甲烷：。催化剂的选择是甲烷化技术的核心，在两种不同催化剂条件下反应相同时间，测得转化率随温度变化的影响如图所示： 对比上述两种催化剂的催化性能，工业上应选择的催化剂是___________，使用的合适温度约为___________。 26．2022年，我国的乙烯产量首次超越美国，排名世界第一。我国的乙烯产量虽然大，但是国内需求也大，产业升级是我国近期发展的目标。 I.（1）标准摩尔生成焓指在25 ℃和101 kPa时，由最稳定的单质生成1 mol化合物的焓变。乙烷、乙烯的标准摩尔生成焓分别为。乙烷热裂解制乙烯：_________，该反应自发进行的条件为_______（填“高温”或“低温”）。 （2）裂解过程的反应机理，就是在高温条件下原料烃进行裂解反应的具体历程。烃类裂解反应属于自由基反应，任何一个自由基链反应，都由链引发、链传递和链终止阶段构成。下面以乙烷为例讨论烃类裂解反应机理（如表）。决定反应速率的应该是基元反应_____（填反应式前序号），说明活化能越大，反应速率______（填“越快”“越慢”或“不变”）。 乙烷裂解中各基元反应及对应活化能 反应类型 基元反应 活化能 链引发 ⅰ 451 ⅱ 417 链传递 ⅲ 47 ⅳ 54 ⅴ 181 链终止 ⅵ 0 ⅶ 0 （3）烃类裂解时通常在不降低系统总压的条件下，向裂解气中添加稀释剂以降低烃分压。已知烃类裂解的产物中有黑色粉末状物质。稀释剂一般都采用水蒸气，它除了具有稳定、无毒、廉价、易得、安全等特点外，还具有的优点有________。 Ⅱ.乙烷-二氧化碳催化氧化制乙烯，主要发生如下两个反应： 主反应（I）： 副反应（Ⅱ）： 容器容积为1.0 L，加入（g）和（g），平衡时乙烷的转化率、乙烯的选择性（乙烯的选择性=×100%）与温度、压强的关系如图甲。 （4）判断的理由是________。 （5）M点主反应的平衡常数约为________（保留两位有效数字）。 （6）一定压强下，以一定流速向反应器中按一定比例通入和，乙烯产率随温度变化关系如图乙，反应温度为750 ℃时的产率最大的原因为___________。 27．二甲醚()是一种洁净液体燃料，工业上可以通过以下两种工艺合成： Ⅰ.方法1：以CO和为原料生产.工业制备二甲醚在催化反应室中(压强：2.0~10.0MPa.温度：230-280℃)进行下列反应： 反应i： 反应ii： 反应iii： (1)在该条件下，若只发生反应i，各物质的起始浓度分别为，8min后达到化学平衡状态，CO的转化率为50%，则8min内的平均反应速率为__________。 (2)在t℃时。反应ii的平衡常数为400，此温度下，在1L的密闭容器中加入一定的甲醇，反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下： 物质 0.05 2.0 2.0 此时__________(填“>”“<”或“=”) (3)催化总反应为： ①__________0(填“>”“<”或“=”)，该反应在__________条件下自发。 ②CO的平衡转化率α(CO)与温度T、压强P的关系如图1所示： 若，请在图1中画出压强时CO的平衡转化率的变化趋势__________。 (4)在催化剂的作用下同时进行三个反应，发现随着起始投料比的改变，二甲醚和甲醇的产率(产物中的碳原子占起始CO中碳原子的百分率)呈现如图2的变化趋势。解释投料比大于1.0之后二甲醚产率和甲醇产率变化的原因__________。 Ⅱ.方法2：先用加合成甲醇，涉及以下主要反应： 反应i.甲醇的合成：反应ii.逆水汽变换： 再由甲醇脱水合成二甲醚。 在不同压强下，按照投料合成甲醇，实验测定的平衡转化率和的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。 (5)下列说法正确的是__________。 A.图甲纵坐标表示的平衡产率 B. C.为了同时提高的平衡转化率和的平衡产率，应选择低温、高压的反应条件 D.一定温度、压强下，寻找活性更高的催化剂，是提高的平衡转化率的主要研究方向 E.图乙中三条曲线趋于相等的原因，是因为达到一定温度后，以反应ii为主 28．Ⅰ.一碳化学是指以分子中含一个碳原子的化合物(如CO、、、等)为原料，用化工方法制造产品的化学体系的总称，其主要目的是用较少的碳原料生成较多的燃料，对开发新能源和控制环境污染有重要意义。 已知：① ② ③ (1)若反应③在温度低于700K时能自发进行，该反应的__________。 (2)工业上可利用反应②合成甲醇。在一个恒容密闭容器中，充入和发生反应，测得平衡时的体积分数与温度、压强的关系如图所示。 ①压强__________(填“大于”或“小于”)，下列能说明反应已达平衡状态的有__________(填标号)。 A. B.和的转化率之比保持不变 C.混合气体的密度保持不变 D.混合气体的平均摩尔质量保持不变 ②290℃时的__________(用含的最简式表示)。 Ⅱ.二甲醚()作为一种清洁能源和重要化工原料，其市场需求呈现出快速增长的趋势。甲醇脱水法是生产二甲醚的主要方法之一，反应为：。 (3)该反应的速率方程为，，、为速率常数且只与温度有关。经查阅资料，在一定范围内，上述反应化学平衡常数与热力学温度存在如下关系：。反应达平衡后，仅升高温度，增大的倍数__________(填“>”“<”或“=”)增大的倍数。 (4)反应中甲醇转化率、二甲醚选择性(生成所消耗的与消耗总量的比值)与不同催化剂的关系如表所示，生产时，选择的最佳催化剂是__________。 催化剂 甲醇转化率/% 二甲醚选择性/% 35.1 98.1 52.9 98.7 81.0 98.1 62.1 96.4 (5)选定催化剂后，测得相同时间内甲醇转化率与温度的关系如图所示。经研究产物的典型色谱图发现该过程主要存在的副反应为：。工业上生产二甲醚的温度通常在270~300℃，高于330℃之后，甲醇转化率下降，其原因可能是__________(答一点即可)。 二、实验题 29．的热分解与催化的重整结合，可生产高纯度合成气，实现碳资源的二次利用。主要反应如下： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： 回答下列问题： （1）位于元素周期表中_______区；基态的价电子排布式为_______。 （2）水分子的模型与其空间结构模型不同，原因是_______。 （3）的晶胞如图1所示（晶胞参数），该物质的化学式为_______。 （4）恒压条件下，重整反应可以促进分解，原因是_______。 （5）在温度分别为和下，的平衡转化率与压强的关系如图2所示，反应温度最高的是_______（填“”“”或“”），原因是_______。 （6）一定温度、下，向体系中加入和，假设此条件下其他副反应可忽略，恒压反应至平衡时，体系中转化率为80%，转化率为60%，物质的量为，反应Ⅲ的平衡常数_______（保留小数点后一位），此时原位利用率为_______。 已知：原位利用率 30．钪是一种重要的战略物资。赤泥是氧化铝工业生产中产生的废渣，赤泥经脱碱处理后主要成分是（还含有、CaO及）。已知：随着液体浓度的增加，液体的黏度也会增大，使液体的流动性减弱。 回答下列问题： （1）利用草酸（）从赤泥中浸出钪主要发生的反应如下： Ⅰ._______ Ⅱ. Ⅲ. ①写出基态Sc原子的结构示意图：_______。 ②补全第Ⅰ步反应的离子方程式。 ③取适量草酸固体加入锥形瓶中，加入超纯水，置于恒温水浴振荡器中，待草酸溶解完全后按设定的液固（水/赤泥）体积质量比加入赤泥，在设定温度下反应一定时间，结束后过滤得滤渣和滤液，测定滤液中的钪的浓度，计算钪浸出率。 赤泥/g 反应时间/min 温度/℃ 液固体积质量比 草酸/g 实验1 1 120 90 14：1 实验2 1 120 90 4.5 实验1：草酸用量与钪浸出率的关系如图甲。当草酸用量大于4.5 g时，钪的浸出率先降低后趋于稳定，降低的可能原因是________。 实验2：液固体积质量比与钪浸出率的关系如图乙。较大的液固体积质量比能提高钪的浸出率，可能的原因是________。 （2）在除去等离子后的浸出液中，加入草酸以沉钪，经过滤、洗涤后得。①已知。“沉钪”时，可发生反应：，此反应的平衡常数K=_____。 ②草酸钪晶体[]在空气中加热，×100%随温度的变化情况如图丙所示。整个反应过程中氧化剂与还原剂物质的量之比为______[已知的摩尔质量为]。 学科网（北京）股份有限公司 $